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Die Erfindung betrifft eine Bedieneinheit für ein Fahrzeug, bei der es sich beispielsweise um ein Radio, ein Infotainment-Bediengerät, ein Navigationssystem-Bediengerät oder ein Klimasteuergerät handelt.
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Bediengeräte für Fahrzeuge verfügen über verschiedene Bedienelemente wie z. B. Drehknöpfe, Wipptasten, Schiebeschalter, Kippschalter oder Drucktasten. Insbesondere Wipp- und Drucktasten sind als Bedienelement recht verbreitet. Bedienelemente weisen im Allgemeinen ein zweiteiliges Gehäuse auf, wobei das vordere Gehäuseteil die Front(blende) der Bedieneinheit bildet, auf der die verschiedenen Bedienelemente und gegebenenfalls auch ein Display-Element angeordnet sind. Innerhalb des Gehäuses befindet sich eine Trägerplatte für unter anderem elektrische/elektronische Komponenten (Leiterplatine). Die Umsetzung des Niederdrückens einer Drucktaste in elektrische Signale erfolgt in zunehmendem Maße unter Verwendung sogenannten elastischen (Silikon-)Schaltmatten, die auf der dem vorderen Gehäuseteil zugewandten Vorderseite der Trägerplatte aufliegen und den Drucktasten gegenüberliegende erhabene Bereiche aufweisen, die unterseitig mit einem elektrisch leitenden Material (beispielsweise Kohlebeschichtung) versehen sind. Über den Stößel einer Drucktaste wird bei deren Betätigung der erhabene Schaltmattenbereich gegen unter dieser angeordnete Kontaktfelder der Trägerplatte gedrückt, wodurch es zu einem Stromfluss und damit zu einem elektrischen Signal kommt, das anzeigt, dass die Drucktaste betätigt worden ist (siehe z. B.
DE 197 02 957 C2 und
DE 197 38 666 C1 ).
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Aus Qualitäts- und Sicherheitsgründen ist es erforderlich, dass die Trägerplatte fest und schwingungs- sowie klapperfrei in dem Gehäuse angeordnet ist. Diesbezüglich setzt man mitunter Schrauben ein, mit denen die Trägerplatte mit dem Gehäuse verschraubt wird. Teilweise verläuft die Trägerplatte beispielsweise in ihrem Randbereich zwischen den beiden Gehäuseteilen, die untereinander durch die Schrauben verbunden sind. Die Trägerplatte ist dann zwischen den Gehäuseteilen eingeklemmt.
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Zur Reduktion der Montagezeiten und damit der -kosten ist man bestrebt, dann, wenn die einzelnen Teile beispielsweise eines Gehäuses fest miteinander verbunden werden müssen, Rast- bzw. Clipsverbindungen einzusetzen. Bei einem zweiteiligen Gehäuse mit in diesem bewegungsfrei unterzubringender Trägerplatte, wie es beispielsweise bei einer Fahrzeug-Bedieneinheit der Fall ist, besteht die Schwierigkeit darin, trotz Rast- bzw. Clips- oder Schnappverbindung der beiden Gehäuseteile die Trägerplatte ohne zusätzlichen Aufwand klapper- und schwingungsfrei zu fixieren.
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DE 102 48 830 C1 zeigt ein zweiteiliges Gehäuse mit Trägerplatte und elastischer Schaltmatte. Aus
DE 197 18 453 C1 ist es bekannt, eine Trägerplatte gegen ein nachgiebiges Wandteil zu drücken und dadurch gedämpft zu haltern.
DE 88 10 192 U1 lehrt die Halterung einer Trägerplatte an einem Gehäuseteil, das in ein weiteres gegenüberliegendes Gehäuseteil eingeführt wird.
DE 39 28 357 C2 offenbart elastische Leiterplattenhalter mit beweglichen Wandabschnitten. Demgegenüber erscheint der Gegenstand des Patentanspruchs 1 nicht nahegelegt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bedieneinheit für ein Fahrzeug zu schaffen, die bei einfacher Montage die lagestabile Anordnung einer in dem Gehäuse befindlichen Trägerplatte ermöglicht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Bedieneinheit für ein Fahrzeug vorgeschlagen, die versehen ist mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Unteransprüche sind auf einzelne Ausgestaltungen der Erfindung gerichtet.
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Erfindungsgemäß wird zur spielfreien Fixierung der Trägerplatte innerhalb des zweiteiligen Gehäuses die elastische Schaltmatte bzw. an dieser ausgebildete Ausstülpungen genutzt. Die Schaltmatte weist also mindestens eine von ihrer Basis aus aufragende Ausstülpung auf, die im einfachsten Fall als aufragender Kragen ausgebildet ist. Die Ausstülpung steht von der auf der Trägerplatte aufliegenden (Unter-)Seite der Schaltmatte ab und erstreckt sich durch eine Aussparung der Trägerplatte hindurch, so dass sie über die Rückseite der Trägerplatte übersteht. Bei der Aussparung der Trägerplatte handelt es sich beispielsweise um eine zum Rand der Trägerplatte hin offene oder eine allseitig geschlossene durchgehende Öffnung in der Trägerplatte. Durch die Ausstülpung hindurch erstreckt sich ein Ausricht- oder Führungsstift, der von dem vorderen Gehäuseteil absteht. Der Ausrichtstift verläuft also im zusammengebauten Zustand des Gehäuses durch die Ausstülpung der Schaltmatte, die sich ihrerseits durch die Aussparung in der Trägerplatte erstreckt. Der Ausrichtstift erstreckt sich durch die Öffnung am freien Ende der Ausstülpung und ragt in eine Aufnahme- oder Führungsöffnung am hinteren Gehäuseteil hinein.
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In dieser Weise werden die beiden Gehäuseteile mit zwischen diesen angeordneter Trägerplatte und Schaltmatte vorpositioniert, wobei die beiden Gehäuseteile zu diesem Zeitpunkt noch nicht miteinander rasten o. dgl. verbunden sind. Werden nun ausgehend von dieser vormontierten Position die beiden Gehäuseteile aufeinander zu bewegt, so ”staucht” die Aufnahmeöffnung des hinteren Gehäuseteils bzw. deren Rand die Ausstülpung, so dass sich deren Wand unter (einfacher) Faltung radial nach außen erstreckt. Dabei kommt die gefaltete Wand der gestauchten Ausstülpung in Anlage mit der Rückseite der Trägerplatte, und zwar im Bereich um die Aussparung der Trägerplatte herum. In diesem Bereich der gefalteten Wand liegt nun das hintere Gehäuseteil im zusammengebauten Zustand des Gehäuses an, um die gefaltete Wand der gestauchten Ausstülpung gegen die Trägerplatte und damit diese von innen gegen das vordere Gehäuseteil zu drücken. Auf Grund der Elastizität des Materials der Schaltmatte (und damit auch von deren Ausstülpung) kommt es zu einer ausreichenden elastischen Vorspannung der Trägerplatte in Richtung auf und gegen das vordere Gehäuseteil, wodurch die spielfreie Lagerung der Trägerplatte innerhalb des Gehäuses bei denkbar einfacher Montage des Gehäuses gewährleistet ist.
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Mit der Erfindung wird also ein ausreichender Toleranzausgleich und Klapperschutz ohne zusätzliche Bauteile, ohne aufwendige Werkzeuge und Verbindungselemente sowie ohne kostenintensive Werkzeuge erreicht. Durch den Einsatz der Schaltmatte (gewöhnlich aus Silikonkautschuk) als Toleranzausgleich zwischen dem Gehäuse und der Trägerplatte können relativ große Toleranzen dauerhaft in einem großen Temperaturbereich ausgeglichen werden, ohne dass die Kunststoffteile über Gebühr beansprucht werden. Die Montage des Gehäuses selbst beschränkt sich auf die Bestückung mit Trägerplatte und Schaltmatte sowie das Einlegen des Gehäuses (in einen Automaten) und die anschließende Verrastung durch Bewegung der beiden Gehäuseteile aufeinander zu.
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Die Erfindung macht es möglich, dass für die dauerhaft zuverlässige Verbindung der beiden Gehäuseteile und der Trägerplatte keine Schrauben o. dgl. separat anzubringenden Verbindungselemente verwendet werden müssen. Damit aber müssen die zu verbindenden Elemente gewisse Toleranzen erfüllen, wobei erfindungsgemäß der damit einhergehende Toleranzausgleich durch Nutzung des Materials der Schaltmatte bewerkstelligt wird, das bzw. die stets für eine ausreichende Vorspannung der Trägerplatte gegen das vordere Gehäuseteil sorgt. Hierdurch wird erfindungsgemäß gewährleistet, dass Toleranzen die Haptik nicht beeinflussen und keine Klappergeräusche o. dgl. Schwingungen der Trägerplatte auftreten können.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass an dem hinteren Gehäuseteil neben der Aufnahmeöffnung für den Ausrichtstift ein Andrückvorsprung angeordnet ist, der gegen die gefaltete Wand der Ausstülpung der Schaltmatte drückt. Hierdurch können die Andrückkräfte und Flächenpressungen genauer eingestellt werden. Der Andrückvorsprung erstreckt sich vorzugsweise (zumindest teil-)ringförmig um die und konzentrisch zu der Aufnahmeöffnung.
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Die gewünschte Faltung der von der Basis der Schaltmatte aufragenden Wand der Ausstülpung wird vorteilhafterweise dadurch realisiert, dass die Wand an den im zusammengebauten Zustand des Gehäuses beabsichtigten Knick- und Biegestellen Filmscharniere aufweist. Hierzu ist die Ausstülpung an den entsprechenden Stellen mit reduzierter Wanddicke versehen. Zweckmäßig ist es, wenn die gefaltete Wand in zweifacher Wanddicke auf der Rückseite der Trägerplatte aufliegt. Die Entstehung der in diesem Fall dann umlaufenden Knicklinie kann vorteilhafterweise dadurch unterstützt werden, dass der Wandabschnitt zwischen der Basis der Schaltmatte und der späteren Knicklinie leicht konisch aufweitend verläuft, um anschließend zum Ende der Ausstülpung hin konisch verjüngend ausgebildet zu sein. Die Öffnung am freien Ende der Ausstülpung ist zweckmäßigerweise von einem Kragen begrenzt, der in beispielsweise mittlerer axialer Erstreckung an die Wand der Ausstülpung angebunden ist, also geringfügig in die Ausstülpung hineinragt und über die Öffnung hinausragt. Dieser Kragen wird beim Stauchen der Ausstülpung an dem Ausrichtstift geführt, so dass die Ausstülpung kontrolliert gestaucht und gefaltet wird.
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Es ist zweckmäßig, wenn längs der einander zugewandten Ränder der beiden Gehäuseteile mehrere Ausrichtstifte mit diesen zugeordneten Aufnahmeöffnungen vorgesehen sind. Zudem ist es zweckmäßig, wenn das vordere Gehäuseteil eine definierte Anlage für die Trägerplatte aufweist, wobei die Anlage beispielsweise durch einen nach innen ragenden Anlageflansch und/oder durch Anlagevorsprünge gebildet ist, die von dem vorderen Gehäuseteil zur Trägerplatte weisend abstehen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen dabei:
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1 perspektivisch eine Vorderansicht eines Klimasteuergeräts für ein Fahrzeug als ein Beispiel für eine Fahrzeug-Bedieneinheit,
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2 einen Schnitt durch die Bedieneinheit gemäß 1 in Höhe der Linie II-II,
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3 einen Schnitt wiederum entlang der Linie II-II der 1 jedoch bei vorpositionierten und noch nicht zusammengesetzten Bauteilen des Gehäuses der Bedieneinheit und
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4 eine perspektivische Innenansicht auf das vordere Gehäuseteil der Bedieneinheit gemäß 1.
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In 1 ist perspektivisch ein Klimasteuergerät als ein Ausführungsbeispiel einer Fahrzeug-Bedieneinheit 10 gezeigt. Die Bedieneinheit 10 weist ein zweiteiliges Gehäuses 12 mit einem vorderen Gehäuseteil 14 und einem hinteren Gehäuseteil 16 auf. Die Vorderwand 18 des vorderen Gehäuseteils 14 weist mehrere Bedienelemente auf, zu denen in diesem Ausführungsbeispiel zwei Drehknöpfe 20 sowie zwei Gruppen von Bediendrucktasten 22, 24 gehören. Ferner ist an der Vorderwand 18 des vorderen Gehäuseteils 14 ein Anzeigeelement 26 angeordnet.
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Die 2 und 3 sowie 4 zeigen Einzelheiten des internen Aufbaus des Gehäuses und seiner Elemente. Die beiden Gehäuseteile 14, 16 weisen einander zugewandte Ränder 28, 30 auf, die im zusammengebauten Zustand aneinander liegen und innenseitig einzelne Rasthaken 32 und diesen zugeordnete Rastbügel oder Rastarme 34 aufweisen. Innerhalb des Gehäuses 12 befindet sich eine Leiterplatine als Trägerplatte 36 für diverse elektrische bzw. elektronische Komponenten (nicht eingezeichnet) und für das Anzeigeelement 26. Die Trägerplatte 36 weist eine der Vorderwand 18 des vorderen Gehäuseteils 14 zugewandte Vorderseite 38 sowie eine gegenüberliegende Rückseite 40 auf. Die Trägerplatte 36 liegt an Anlagevorsprüngen 42 des vorderen Gehäuseteils 14 an, die von der Vorderwand 18 nach innen zur Trägerplatte 36 hin aufragen. Hierdurch wird die Lage der Trägerplatte 36 relativ zur Vorderwand 18 des vorderen Gehäuseteils 14 definiert.
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Auf der Vorderseite 38 der Trägerplatte 36 liegt eine Schaltmatte 44 an, die beispielsweise aus Silikonkautschuk besteht. Diese Schaltmatte 44 weist eine Basis 46 auf, von der Schaltauswölbungen 48 in Richtung auf die Vorderwand 18 des vorderen Gehäuseteils 14 vorstehen. Jede Bediendrucktaste 22, 24 ist mit einem Stößel 50 versehen, der an der jeweils ihm zugeordneten Schaltauswölbung 48 der Schaltmatte 44 anliegt. Beim Niederdrücken einer Bediendrucktaste 22, 24 wird die Schaltauswölbung 48 gegen die Vorderseite 38 der Trägerplatte 36 gedrückt, wo zwei Kontaktfelder 52 angeordnet sind, die durch eine elektrisch leitende Beschichtung 54 an der Unterseite der Schaltauswölbung 48 miteinander verbunden werden. Diese Funktionsweise einer Schaltmatte ist grundsätzlich bekannt und soll hier nicht weiter erläutert werden.
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Die Schaltmatte 44 ist infolge der Anlage an Vorsprüngen 55 o. dgl., die von der Innenseite der Vorderwand 18 des vorderen Gehäuseteils 14, auf der Trägerplatte 36 positioniert und weist neben den Schaltauswölbungen 48 auch Ausstülpungen 56 auf, die der klapperfreien und toleranzausgleichenden Fixierung der Trägerplatte 36 innerhalb des Gehäuses 12 dienen, was im Folgenden näher erläutert wird.
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Wie insbesondere anhand der 2 bis 4 zu erkennen ist, weist die Schaltmatte 44 mehrere Ausstülpungen 56 auf, die in diesem Ausführungsbeispiel längs des Randes der Schaltmatte 44 angeordnet und verteilt sind. Jede Ausstülpung 56 definiert in der Basis 46 der Schaltmatte 44 eine Öffnung 58 und weist einen im Wesentlichen zylindrischen ersten Wandabschnitt 60 auf, der von der Basis 46 der Schaltmatte 44 aufragt. An den ersten Wandabschnitt 60 schließt sich ein konisch sich verjüngender zweiter Wandabschnitt 62 an, der am freien Ende 64 der Ausstülpung 56 in einen Kragen 66 übergeht, welcher eine Öffnung 68 am freien Ende 64 der Ausstülpung 56 definiert. Die beiden Wandabschnitte 60 und 62 sowie der Kragen 66 bilden die Wand 70 der Ausstülpung 56.
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Wie anhand der 2 und 3 zu erkennen ist, erstreckt sich jede Ausstülpung 56 durch eine Aussparung 72 der Trägerplatte 36 durch diese hindurch, und zwar von der Vorderseite 38 bis zur Rückseite 40, um über diese überzustehen. Jeder Ausstülpung 56 ist ein Ausrichtstift 74 des vorderen Gehäuseteils 14 zugeordnet, der sich durch die Ausstülpung 56 hindurch und über deren freies Ende 64 hinaus erstreckt. Jedem Ausrichtstift 74 ist eine Aufnahmeöffnung 76 des hinteren Gehäuseteils 16 zugeordnet, in der der betreffende Ausrichtstift 74 geführt ist. Jede Aufnahmeöffnung 76 wird durch einen Kragen 78 an dem hinteren Gehäuseteil 16 definiert.
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Die Vor- sowie Endmontage des Gehäuses 12 wird nachfolgend anhand der 2 und 3 erläutert. Zunächst werden in das vordere Gehäuseteil nach Montage der Bediendrucktasten und gegebenenfalls weiteren Bedienelementen (beispielsweise Drehbedienelemente 20) die Schaltmatte 44 und die Trägerplatte 36 eingelegt. Dabei durchdringen die Ausrichtstifte 74 die ihnen jeweils zugeordneten Ausstülpungen 56 der Schaltmatte 44. Anschließend werden auf die Enden 80 der Ausrichtstifte 74 die Kragen 78 an dem hinteren Gehäuseteil 16 aufgesetzt. Die Kragen 78 an dem hinteren Gehäuseteil 16 liegen an den Kragen 66 der Ausstülpungen 56 an. Diese Situation ist in 3 dargestellt. Werden nun ausgehend von dieser Situation die beiden Gehäuseteile 14, 16 zusammengefahren, so ”schieben” die Kragen 78 am hinteren Gehäuseteil 16 die Ausstülpungen 56 in Richtung auf die Trägerplatte 36 zu. Dabei kann eine Bewegung der Ausstülpungen 56 durch die Aussparungen 72 der Trägerplatte 36 hindurch mittels Stützringe 82 verhindert werden, die von der Innenseite der Vorderwand 18 des vorderen Gehäuseteils 14 abstehen und an der Schaltmatte 44 anliegen. Durch die auf die Ausstülpungen 56 wirkenden Schiebekräfte werden die Ausstülpungen 56 gestaucht, wobei es zu einer Faltung der Wände der Ausstülpungen 56 kommt, wie es in 2 gezeigt ist. Auf Grund der Faltung legen sich die Wände 70 der Ausstülpungen 56 flach gegen die Rückseite 40 der Trägerplatte 36. Damit diese Faltung kontrolliert erfolgt, weisen die Ausstülpungen 56 im Bereich der späteren Knicklinie 84 (siehe 2) umlaufende Filmscharniere 86 (siehe 3) auf, die zwischen dem ersten und zweiten Wandabschnitt 60, 62 jeder Ausstülpung 56 ausgebildet sind. In diesem Bereich weisen die Wände 70 der Ausstülpungen 56 eine reduzierte Wanddicke auf. Linienbereiche mit reduzierter Wanddicke können auch zwischen dem zweiten Wandabschnitt 62 und dem Kragen 66 und/oder bei 87 am ersten Wandabschnitt 60 in Höhe der Ebene der Rückseite 40 der Trägerplatte 36 ausgebildet sein.
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Wenn die Ausstülpungen 56 sich flach gegen die Rückseite 40 der Trägerplatte 36 gelegt haben, drücken Andrückvorsprünge 88, die von dem hinteren Gehäuseteil 16 abstehen und in diesem Ausführungsbeispiel ringförmig um die Krägen 78 bzw. Aufnahmeöffnungen 76 verlaufen, gegen die gefalteten Wände 70 der gestauchten Ausstülpungen 56, wodurch die Trägerplatte 36 mit Vorspannung gegen das vordere Gehäuseteil 14 und insbesondere gegen die Anlagevorsprünge 42 gedrückt wird, womit wiederum erreicht ist, dass die Trägerplatte 36 spielfrei einen vorbestimmten Abstand zur Vorderwand 18 des vorderen Gehäuseteils 14 einnimmt.
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Durch die Zwischenlage der gestauchten Ausstülpungen 56 der Schaltmatte 44 wird also eine dauerhafte und spielfreie Vorspannung der Trägerplatte 36 in Richtung auf die Vorderwand 18 gewährleistet. Die Abstimmung der Vorspannkräfte und der auszugleichenden Toleranzen kann auf einfache Weise über die Dicke der Ausstülpungswände 70 und der aufliegenden Gehäuseflächen (Anlagefläche der Andrückvorsprünge 88) erfolgen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fahrzeug-Bedieneinheit
- 12
- Gehäuses
- 14
- vorderes Gehäuseteil
- 16
- hinteres Gehäuseteil
- 18
- Vorderwand des vorderen Gehäuseteils
- 20
- Drehknöpfe
- 22
- Bediendrucktaste
- 24
- Bediendrucktaste
- 26
- Anzeigeelement
- 28
- Rand des vorderen Gehäuseteils
- 30
- Rand des hinteren Gehäuseteils
- 32
- Rasthaken
- 34
- Rastarme
- 36
- Trägerplatte
- 38
- Vorderseite der Trägerplatte
- 40
- Rückseite der Trägerplatte
- 42
- Anlagevorsprünge
- 44
- Schaltmatte
- 46
- Basis der Schaltmatte
- 48
- Schaltauswölbungen der Schaltmatte
- 50
- Stößel der Bediendrucktaste
- 52
- Kontaktfelder auf der Trägerplatte
- 54
- Beschichtung an den Schaltauswölbungen der Schaltmatte
- 55
- Anlagevorsprünge für die Trägerplatte
- 56
- Ausstülpungen an der Schaltmatte
- 58
- Öffnung der Ausstülpungen
- 60
- erster Wandabschnitt der Ausstülpungen
- 62
- zweiter Wandabschnitt der Ausstülpungen
- 64
- freies Ende der Ausstülpungen
- 66
- Kragen am freien Ende
- 68
- Öffnung
- 70
- Ausstülpungswände
- 72
- Aussparung, weisenden Anlagevorsprung
- 74
- Ausrichtstift
- 76
- Aufnahmeöffnung für einen Ausrichtstift
- 78
- Kragen
- 80
- Enden
- 82
- Stützringe
- 84
- Knicklinien der Ausstülpungswände
- 86
- Filmscharniere
- 87
- Filmscharniere
- 88
- Andrückvorsprünge
