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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kontaktelement, insbesondere für ein Auslösemodul eines Motorschutzschalters. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein System umfassend ein solches Kontaktelement und ein Gegenkontaktelement.
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Kontaktelemente und dazugehörige Gegenkontaktelemente zum Herstellen von elektrischen Steckverbindungen sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Je nach Einsatzgebiet bestehen unterschiedliche Anforderungen, was mit einer entsprechenden Ausgestaltung der Kontaktelemente verbunden ist.
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Bei modular aufgebauten Motorschutzschaltern, bei welchen einzelne Module mit Hilfe von aufeinander abgestimmten Kontaktelementen miteinander kontaktiert werden, wird zum Beispiel eine hohe Stromtragfestigkeit sowie ein einfaches Zusammenstecken und Auseinanderziehen der Kontaktelemente gefordert. In diesem Bereich eingesetzte bekannte Kontaktelemente umfassen ein Basisteil mit einem an dem Basisteil angeordneten Federteil, welches gekrümmt verlaufende Federabschnitte aufweist. Ein zugehöriges Gegenkontaktelement weist eine Aussparung auf, in welche das Basisteil mit dem Federteil einsteckbar ist.
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Höhere Anforderungen wie insbesondere eine höhere Stromtragfestigkeit können jedoch zur Folge haben, dass ein solches herkömmliches Kontaktdesign zunehmend an Grenzen stößt. Insbesondere kann das gleichzeitige Herausziehen von mehreren in Aussparungen von Gegenkontaktelementen eingesteckten Kontaktelementen mit einer relativ hohen Ziehkraft verbunden sein, so dass ein Lösen einer solchen Steckverbindung von Hand nicht oder nur sehr schwer möglich ist.
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Die
DE 886 618 B beschreibt eine Anordnung aus einem Kontaktfinger mit einem auswechselbaren Kontaktstück für ein elektrisches Schaltgerät. In einer Ausgestaltung weist das Kontaktstück einen im Wesentlichen V-förmigen Querschnitt mit zwei schenkelförmigen Abschnitten auf, welche im Bereich von gegenüberliegenden Seiten des Kontaktfingers angeordnet sind. Einer der Abschnitte des Kontaktstücks, welcher zur Befestigung dient, weist eine Auskehlung auf, in welche eine am Kontaktfinger befestigte Blattfeder einschnappt. Auf diese Weise wird der andere der schenkelförmigen Abschnitte des Kontaktstücks flächig gegen den Kontaktfinger gedrückt.
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Die
DE 10 2005 057 592 A1 beschreibt einen Zwischenstecker zum Anordnen an einer Leiterplatte, um die Leiterplatte mit einem Gegenstecker kontaktieren zu können. Der Zwischenstecker weist ein Gehäuse mit darin eingesteckten Kontaktelementen auf, welche in Form von Kontaktfedern ausgebildet sind. Die Kontaktfedern sind dabei paarweise zueinander beabstandet angeordnet.
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Die
US 7,329,143 B2 betrifft eine Anschlussklemme mit einem Gehäuse, innerhalb dessen eine Stromschiene und eine im Wesentlichen V-förmige Klemmfeder angeordnet sind. Die Klemmfeder umfasst zwei Klemmschenkel, welche im Bereich von gegenüberliegenden Seiten der Stromschiene angeordnet sind. Über die Klemmschenkel können in das Gehäuse eingeführte Leiter gegen die Stromschiene gedrückt werden.
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Die
DE 10 2005 010 704 B4 beschreibt eine Federbuchse mit einem Gehäuse, in welchem Kontaktfedern zum Kontaktieren von Gegenkontakten in Form von Kontaktmessern aufgenommen sind. Die Kontaktfedern sind einteilig mit drei überdeckungsfreien Federzungen ausgebildet, welche in unterschiedliche Richtungen ausgebogen sind.
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Die
DE 199 10 938 A1 zeigt eine Anordnung zur Kontaktierung eines elektrischen Bauteils, insbesondere eines Magnetventils, mit einer elektrischen Schaltung. Das Bauteil ist mit Kontaktfedern versehen, welche in Anlagekontakt mit Gegenkontakten der Schaltung gebracht werden können.
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Aus der
US 5,586,914 A ist ein elektrischer Verbinder bekannt, welcher ein Gehäuse und innerhalb des Gehäuses zur Kontaktierung eines Gegenverbinders vorgesehene drahtförmige Leiter umfasst. Die Leiter weisen eine V-förmige, federnde Struktur auf.
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Die
DE 43 36 965 A1 beschreibt eine Anschlussklemme mit einem Gehäuse, innerhalb dessen ein Kontaktelement und eine U-förmige Klemmfeder angeordnet sind. Über die Klemmfeder können in dem Gehäuse aufgenommene Leiter gegen das Kontaktelement gedrückt werden.
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Die
EP 1 898 439 A2 betrifft einen Steckerhalter für Stecker zum Stecken auf eine elektrische Schaltvorrichtung. Die von dem Steckerhalter gehaltenen Stecker umfassen jeweils einen als „Tulpenkontakt” ausgebildeten Steckkontakt, welcher zwei einander gegenüberliegende Kontaktierungsabschnitte aufweist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Kontaktelement bereitzustellen, welches ein zuverlässiges Kontaktieren eines Gegenkontaktelements und ein einfacheres Lösen einer mit dem Gegenkontaktelement hergestellten Steckverbindung ermöglicht. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, ein System umfassend ein solches Kontaktelement und ein Gegenkontaktelement anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch ein Kontaktelement gemäß Anspruch 1 und durch ein System gemäß Anspruch 14 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß wird ein Kontaktelement vorgeschlagen, welches ein Basisteil und ein an dem Basisteil angeordnetes klammerartiges Federteil aufweist. Das Basisteil weist eine erste Seite und eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite auf. Das Federteil weist einen ersten Federabschnitt im Bereich der ersten Seite des Basisteils und einen zweiten Federabschnitt im Bereich der zweiten Seite des Basisteils auf. Der erste und zweite Federabschnitt des Federteils weisen keilförmig zueinander verlaufende Teilabschnitte auf.
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Das Kontaktelement bzw. dessen mit dem Federteil versehenes Basisteil kann in eine Aussparung eines Gegenkontaktelements eingesteckt werden, wodurch das Kontaktelement das Gegenkontaktelement über das Federteil zuverlässig kontaktieren kann. Die Ausgestaltung der Federabschnitte des Federteils mit konisch bzw. keilförmig zueinander verlaufenden Teilabschnitten ermöglicht hierbei, ein Herausziehen des Kontaktelements bzw. dessen mit dem Federteil versehenes Basisteil aus der Aussparung des Gegenkontaktelements mit einer relativ kleinen Ziehkraft durchzuführen. Die Ziehkraft kann wesentlich kleiner sein als eine zum Einstecken in das Gegenkontaktelement aufgewendete Steckkraft. Dies liegt daran, dass die keilförmig zueinander verlaufenden Teilabschnitte des Federteils ein zusätzliches „Herausdrücken” des Federteils und damit des Kontaktelements beim Herausziehen aus der Aussparung des Gegenkontaktelements bewirken können. Des Weiteren kann das Kontaktelement im Hinblick auf hohe elektrische Anforderungen bzw. eine hohe Stromtragfestigkeit ausgebildet sein.
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Durch diese Eigenschaft ist das Kontaktelement bzw. sind mehrere solcher Kontaktelemente insbesondere zur Verwendung bei einem Auslösemodul eines modular aufgebauten Motorschutzschalters geeignet. Die kleine Ziehkraft ermöglicht hierbei ein Lösen bzw. Trennen einer Steckverbindung von Hand. Anstelle eines Motorschutzschalters kann die Verwendung des Kontaktelements aber auch für andere Steckmodule bzw. Stecksysteme in Betracht kommen, bei denen ein Trennen von Hand vorgesehen ist.
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Das Ermöglichen eines leichten Herausziehens aus einer Aussparung eines Gegenkontaktelements sowie eines zuverlässigen Kontaktierens des Gegenkontaktelements kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dadurch erzielt werden, dass die keilförmig zueinander verlaufenden Teilabschnitte des ersten und zweiten Federabschnitts einen Winkel in einem Bereich zwischen 5 und 15 Grad einschließen. In Betracht kommt insbesondere ein Winkel von 8 Grad.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Federteil im Bereich des ersten und zweiten Federabschnitts mehrere durch längliche Schlitze unterteilte Abschnitte auf. Durch diese lamellenartige Ausgestaltung des Federteils kann bewirkt werden, dass das in einer Aussparung eines Gegenkontaktelements angeordnete Federteil das Gegenkontaktelement an mehreren Stellen kontaktieren kann. Hierdurch wird ein zuverlässiges Kontaktieren des Gegenkontaktelements ebenfalls ermöglicht.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Federteil angrenzend an die keilförmig zueinander verlaufenden Teilabschnitte des ersten und zweiten Federabschnitts einen frontseitigen Abschnitt auf, welcher einen frontseitigen Randbereich des Basisteils umgreift. Durch den umgreifenden Abschnitt kann an dieser Stelle eine zuverlässige Fixierung des Federteils an dem frontseitigen Randbereich des Basisteils verwirklicht werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Basisteil an dem frontseitigen Randbereich eine Aussparung aufweist, und dass das Federteil an dessen frontseitigem Abschnitt zwei abgewinkelte Laschen aufweist, welche in die Aussparung des Basisteils an dem frontseitigen Randbereich eingreifen. Auf diese Weise kann eine zuverlässige frontseitige Fixierung des Federteils an dem Basisteil weiter begünstigt werden. Durch die in die Aussparung eingreifenden Laschen kann insbesondere ein seitliches Verrutschen des Federteils gegenüber dem Basisteil bei einem Einstecken in eine Aussparung eines Gegenkontaktelements vermieden werden.
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Erfindungsgemäß weisen der erste und zweite Federabschnitt des Federteils sich von der ersten und zweiten Seite des Basisteils erstreckende Stützabschnitte auf, welche an die keilförmig zueinander verlaufenden Teilabschnitte angrenzen. Über die Stützabschnitte werden die keilförmig zueinander verlaufenden Teilabschnitte, welche ebenfalls sich von der ersten und zweiten Seite des Basisteils erstreckend ausgebildet sind, gegenüber dem Basisteil federnd abgestützt bzw. in einer von dem Basisteil abgespreizten Stellung gehalten. Auf diese Weise kann das Kontaktelement bzw. dessen mit dem Basisteil in eine Aussparung eines Gegenkontaktelements eingesteckte Federteil eine entsprechende Federkraft auf das Gegenkontaktelement ausüben, um ein zuverlässiges Kontaktieren des Gegenkontaktelements zu ermöglichen.
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Eine solche Federwirkung des Federteils kann gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform dadurch unterstützt werden, dass die Stützabschnitte S-förmig gebogen sind.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Federteil angrenzend an die Stützabschnitte einen das Basisteil umfangsseitig umschließenden Halteabschnitt auf. Durch den Halteabschnitt kann eine Fixierung des Federteils an dem Basisteil weiter verbessert werden.
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Der Halteabschnitt kann des Weiteren beweglich an dem Basisteil angeordnet sein, wodurch das Federteil eine größere Federelastizität aufweisen und eine zuverlässige Kontaktierung eines Gegenkontaktelements weiter begünstigt werden kann. Des Weiteren kann ein gegen die Federkraft des Federteils stattfindender Steckvorgang gegebenenfalls erleichtert werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Basisteil im Bereich des Halteabschnitts des Federteils seitliche Aussparungen für den Halteabschnitt auf. Durch diese Ausgestaltung kann das Federteil vor einem „Ablösen” bzw. „Abstreifen” von dem Basisteil, insbesondere bei einem Herausziehen des mit dem Federteil versehenen Basisteils aus einer Aussparung eines Gegenkontaktelements, gesichert werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Basisteil einen frontseitigen Randbereich auf, bei welchem Seitenkanten mit einer Fase versehen sind. Diese Ausgestaltung ermöglicht ein leichteres Einstecken in eine Aussparung eines Gegenkontaktelements, was selbst bei einem anfänglich verkanteten Einschieben des Basisteils in die betreffende Aussparung möglich ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Kontaktelement einen bandförmigen Stromleiter auf. Hierbei bildet das Basisteil einen Endabschnitt des bandförmigen Stromleiters. Eine solche Ausgestaltung kommt insbesondere für ein Auslösemodul eines Motorschutzschalters in Betracht. Hierbei kann das Kontaktelement mit dem bandförmigen Stromleiter zum Beispiel an einem Gehäuse eines Ringkern-Stromwandlers des Auslösemoduls angeordnet sein, und einen durch einen Ringkern des Stromwandlers geführten Leiter kontaktieren.
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Im Hinblick auf eine solche (oder auch eine andere) Anwendung weist der bandförmige Stromleiter vorzugsweise Rastelemente zur Befestigung an einem Gehäuse auf.
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Alternativ kann der bandförmige Stromleiter auch eine Aussparung zur Aufnahme eines Rastelements aufweisen, um den bandförmigen Stromleiter an einem Gehäuse zu befestigen.
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Erfindungsgemäß wird des Weiteren ein System vorgeschlagen, welches ein Kontaktelement nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und ein Gegenkontaktelement umfasst. Das Gegenkontaktelement weist eine rechteckförmige Aussparung auf, in welche das Basisteil des Kontaktelements mit dem Federteil einsteckbar ist.
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Durch die Ausgestaltung des Kontaktelements mit den keilförmig zueinander verlaufenden Teilabschnitten des Federteils ist es möglich, ein Herausziehen des mit dem Federteil versehenen Basisteils aus der Aussparung des Gegenkontaktelements mit einer relativ kleinen Ziehkraft durchzuführen. Die Ziehkraft kann wesentlich kleiner sein als eine zum Einstecken in die Aussparung des Gegenkontaktelements aufzuwendende Steckkraft.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die rechteckförmige Aussparung des Gegenkontaktelements abgerundete Kanten auf. Hierdurch kann das leichte Herausziehen des mit dem Federteil versehenen Basisteils aus der Aussparung des Gegenkontaktelements weiter begünstigt werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 und 2 perspektivische Ausschnittsdarstellungen eines Kontaktelements und eines Gegenkontaktelements vor und nach einem Einstecken des Kontaktelements in das Gegenkontaktelement;
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3 und 4 weitere perspektivische Ausschnittsdarstellungen des Kontaktelements und des Gegenkontaktelements vor und nach dem Steckvorgang;
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5 und 6 seitliche Schnittdarstellungen des Kontaktelements und des Gegenkontaktelements vor und nach dem Steckvorgang;
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7 simulierte Kraftverläufe für das Einstecken des Kontaktelements in das Gegenkontaktelement und für das Herausziehen des Kontaktelements aus dem Gegenkontaktelement;
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8 und 9 perspektivische Darstellungen eines Auslösemoduls und eines Grundmoduls eines modular aufgebauten Motorschutzschalters, bei welchem Kontaktelemente entsprechend der 1 bis 6 zum Einsatz kommen;
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10 eine weitere perspektivische Darstellung des Auslösemoduls mit einer Sicht auf eine Kontaktierungsseite;
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11 eine rückseitige Explosionsdarstellung von Komponenten des Auslösemoduls;
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12 eine perspektivische Darstellung eines Stromwandlers des Auslösemoduls;
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13 eine perspektivische Ausschnittsdarstellung eines bei dem Stromwandler vorgesehenen Kontaktelements zur Veranschaulichung einer Befestigungsmöglichkeit des Kontaktelements;
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14 und 15 unterschiedliche seitliche Schnittdarstellungen des Auslösemoduls im Bereich der Kontaktierungsseite;
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16 und 17 unterschiedliche Schnittdarstellungen des an dem Grundmodul angeordneten Auslösemoduls zur Veranschaulichung einer Steckverbindung zwischen Kontakt- und Gegenkontaktelementen;
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18 eine perspektivische Darstellung eines Bereichs eines Stromwandlers zur Veranschaulichung einer alternativen Befestigungsmöglichkeit eines Kontaktelements; und
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19 eine seitliche Schnittdarstellung des an dem Grundmodul angeordneten Auslösemoduls, wobei ein Stromwandler mit einem Kontaktelement entsprechend 18 verwendet wird.
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Die 1 und 2 sowie die 3 und 4 zeigen unterschiedliche perspektivische Ausschnittsdarstellungen eines Kontaktelements 100 und eines zugehörigen Gegenkontaktelements 190, jeweils vor und nach einem Herstellen einer elektrischen Steckverbindung. Entsprechende seitliche Schnittdarstellungen der beiden Kontaktelemente 100, 190 vor und nach dem Steckvorgang sind ferner in den 5 und 6 dargestellt. Die beiden miteinander steckbaren Kontaktelemente 100, 190, welche aus elektrisch leitfähigen bzw. metallischen Materialien (zum Beispiel Kupferlegierungen) aufgebaut sind, können für eine hohe Stromtragfestigkeit ausgebildet sein und daher insbesondere bei einem modular aufgebauten Motorschutzschalter zum Einsatz kommen, um einzelne Komponenten bzw. Module des Motorschutzschalters lösbar miteinander elektrisch zu verbinden. Auf eine derartige Verwendung der Kontaktelemente 100, 190 wird weiter unten im Zusammenhang mit den 8 bis 19 näher eingegangen. Die folgende Beschreibung anhand der 1 bis 6 bezieht sich zunächst auf Details und Merkmale der Kontaktelemente 100, 190.
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Das Gegenkontaktelement 190 weist, wie in den 1 bis 4 dargestellt, einen als Buchse dienenden Kontaktierungsabschnitt 191 mit einer rechteckförmigen Aussparung 195, und einen über eine Biegung bzw. einen Biegungsabschnitt 192 mit dem Kontaktierungsabschnitt 191 verbundenen weiteren Abschnitt 193 auf. An den Abschnitt 193 können sich weitere nicht dargestellte Abschnitte und Strukturen anschließen. Das Gegenkontaktelement 190 kann zum Beispiel in Form einer „Stromschiene” mit einem die Abschnitte 191, 192, 193 umfassenden streifen- bzw. bandförmigen Grundkörper ausgebildet sein, wobei der Kontaktierungsabschnitt 191 an einem Ende der Stromschiene vorgesehen ist.
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Die gebogene bzw. abgewinkelte Struktur des Gegenkontaktelements 190 kann von der jeweiligen Anwendung bzw. den jeweiligen Platzverhältnissen (insbesondere bei einer Anordnung in einem Gehäuse) abhängig sein. Hierbei können der Kontaktierungsabschnitt 191 und der weitere Abschnitt 193 wie in den 1 bis 4 dargestellt zum Beispiel zueinander rechtwinklig verlaufend ausgebildet sein.
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Das (andere) Kontaktelement 100 weist ein plattenförmiges Basisteil 110 und ein an dem Basisteil 110 angeordnetes klammerartiges Federteil 120, auch als „Überfeder” 120 bezeichnet, auf. Das Basisteil 110 und das hieran angeordnete Federteil 120 können, wie in den 2, 4 und 6 dargestellt, zu einem gewissen Teil durch die Aussparung 195 des Gegenkontaktelements 190 hindurch gesteckt werden. Auf diese Weise kann das Federteil 120 ab einer von den jeweiligen Abmessungen der Kontaktelemente 100, 190 abhängigen Einstecktiefe in einen Berührkontakt mit dem Gegenkontaktelement 190 treten, so dass eine elektrische Verbindung zwischen dem Gegenkontaktelement 190 und dem Basisteil 110 des Kontaktelements 100 über dessen Federteil 120 hergestellt wird.
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Um den Steckvorgang, aber auch ein Herausziehen des Kontaktelements 100 bzw. des mit dem Federteil 120 versehenen Basisteils 110 aus der Aussparung 195 des Gegenkontaktelements 190 zu erleichtern, weist die Aussparung 195 ferner dem Federteil 120 zugewandte abgerundete Kanten 196 auf, wie insbesondere anhand der 5 und 6 deutlich wird. Bei einer solchen Ausgestaltung können entsprechende Kontaktpunkte bzw. Kontaktstellen, an welchen das Federteil 120 des Kontaktelements 100 das Gegenkontaktelement 190 kontaktiert, am Übergang zwischen den abgerundeten Kanten 196 und den hiervon ausgehenden ebenen bzw. zueinander parallel verlaufenden Innenseiten bzw. -flächen der Aussparung 195 vorliegen.
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Das Kontaktelement 100 kann, vergleichbar zu dem Gegenkontaktelement 190, einen als Stromschiene dienenden streifen- bzw. bandförmigen Grundkörper aufweisen, wobei das plattenförmige Basisteil 110 einen Endabschnitt hiervon darstellt. In dieser Hinsicht ist in den 1 bis 6 neben dem Basisteil 110 ferner ein mit dem Basisteil 110 verbundener weiterer bandförmiger Abschnitt 119 angedeutet. Eine mögliche Ausgestaltung des Kontaktelements 100 mit einer Stromschiene 150, welche neben dem Basisteil 110 mehrere, zum Teil stufenförmig gebogene sowie abgewinkelte Teilabschnitte umfasst, ist bei dem Ausführungsbeispiel von 12 dargestellt, auf welches weiter unten näher eingegangen wird.
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Das plattenförmige Basisteil 110 des Kontaktelements 100, welches wie das Federteil 120 in der Aufsicht jeweils im Wesentlichen rechteckförmige Außenabmessungen aufweisen kann, weist eine ebene erste Seite 111 und eine parallel zu der ersten Seite 111 verlaufende und der ersten Seite 111 gegenüberliegende ebene zweite Seite 112 auf, wie insbesondere anhand der seitlichen Schnittdarstellungen der 5 und 6 deutlich wird. Das an dem Basisteil 110 angeordnete Federteil 120 des Kontaktelements 100 weist einen frontseitigen U-förmigen Abschnitt 133 auf, welcher einen frontseitigen Randbereich des Basisteils 110 umgreift. Der frontseitige Abschnitt 133 bzw. dessen den Randbereich des Basisteils 110 umgreifende Schenkel können gegebenenfalls derart ausgebildet sein, dass ein Einklemmen des Randbereichs des Basisteils 110, und damit eine zuverlässige frontseitige Fixierung des Federteils 120 an dem Basisteil 110 erzielt werden kann.
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Wie in den 1 und 2 dargestellt, weist das Basisteil 110 an dem frontseitigen Randbereich ferner eine mittig angeordnete Aussparung 114 auf. An dieser Stelle sind an dem frontseitigen Abschnitt 133 des Federteils 120 zwei ausgestanzte und abgewinkelten Laschen 134 ausgebildet, welche in die Aussparung 114 des Basisteils 110 eingreifen. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht eine verbesserte frontseitige Befestigung des Federteils 120 an dem Basisteil 110. Hierbei können die in die Aussparung 114 eingreifenden Laschen 134 ein seitliches Verrutschen des Federteils 120 gegenüber dem Basisteil 110 an dieser Stelle verhindern. Ein Verrutschen des Federteils 120 kann auf diese Weise insbesondere bei einem (anfänglich) schiefen bzw. verkanteten Einstecken des mit dem Federteil 120 versehenen Basisteils 110 in die Aussparung 195 des Gegenkontaktelements 190 unterdrückt werden.
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In dieser Hinsicht ist ferner, wie in den 1 und 2 dargestellt, vorgesehen, dass an Seitenkanten des Basisteils 110 im Bereich des frontseitigen Randes jeweils eine Fase 113 ausgebildet ist. In entsprechender Weise weist das Federteil 120 an diesen Stellen schräg verlaufende Konturen auf. Diese Ausgestaltung ermöglicht ein leichteres Einstecken des mit dem Federteil 120 versehenen Basisteils 110 in die Aussparung 195 des Gegenkontaktelements 190, was insbesondere bei einem anfänglich verkanteten Einschieben des Basisteils 110 in die betreffende Aussparung 195 möglich ist. Anstelle das Federteil 120 mit schräg verlaufenden Konturen im Bereich der Fasen 113 des Basisteils 110 zu versehen, kann das Federteil 120 alternativ auch eine geringere Breite als das Basisteil 110 aufweisen.
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Das Federteil 120 weist des Weiteren angrenzend an den frontseitigen Abschnitt 133 einen ersten Federabschnitt 121 und einen zweiten Federabschnitt 122 auf, wie insbesondere anhand der Darstellung von 5 deutlich wird. Der erste Federabschnitt 121 befindet sich im Bereich der ersten Seite 111 des Basisteils 110, und der zweite Federabschnitt 122 im Bereich der zweiten Seite 112 des Basisteils 110. Die beiden Federabschnitte 121, 122, welche federelastisch ausgebildet und zur Kontaktierung des Gegenkontaktelements 190 vorgesehen sind, und welche daher auch als „Kontaktfedern” 121, 122 bezeichnet werden können, weisen die gleiche Querschnittsform auf und sind spiegelsymmetrisch zu einer das Basisteil 110 mittig durchlaufenden Symmetrieebene bzw. Symmetrieachse.
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Der erste Federabschnitt 121 des Federteils 120 weist ausgehend von dem frontseitigen Abschnitt 133 einen sich von der ersten Seite 111 des Basisteils 110 schräg erstreckenden und ebenen Teilabschnitt 131 auf. Der Teilabschnitt 131, welcher fast die gesamte Länge des Federabschnitts 121 ausmacht, geht über in einen bzw. ist verbunden mit einem Stützabschnitt 135. Der Stützabschnitt 135, welcher sich ebenfalls von der ersten Seite 111 des Basisteils 110 erstreckt, besitzt eine im Wesentlichen S-förmige Querschnittsform.
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In gleicher Weise umfasst der zweite Federabschnitt 122 ausgehend von dem frontseitigen Abschnitt 133 einen sich von der zweiten Seite 112 des Basisteils 110 schräg erstreckenden und ebenen Teilabschnitt 132. Der Teilabschnitt 132, welcher fast die gesamte Länge des Federabschnitts 122 ausmacht, geht über in einen bzw. ist verbunden mit einem Stützabschnitt 136. Der Stützabschnitt 136, welcher sich ebenfalls von der zweiten Seite 112 des Basisteils 110 erstreckt, besitzt erneut eine im Wesentlichen S-förmige Querschnittsform.
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Aufgrund des jeweils in Bezug auf das Basisteil 110 schrägen Verlaufs sind die beiden Teilabschnitte 131, 132 des ersten und zweiten Federabschnitts 121, 122 zueinander keilförmig bzw. konisch angeordnet, wie in den 5 und 6 anhand von gestrichelten Linien und einem Winkel W angedeutet ist.
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Ab einer gewissen Einstecktiefe des mit dem Federteil 120 versehenen Basisteils 110 in der Aussparung 195 des Gegenkontaktelements 190 können die Teilabschnitte 131, 132 daher, wie in 6 dargestellt, an dem Gegenkontaktelement 190 anliegen und infolgedessen eine elektrische Verbindung zu dem Gegenkontaktelement 190 herstellen. Entsprechende Kontaktpunkte oder -stellen können, wie bereits oben beschrieben, am Übergang zwischen den abgerundeten Kanten 196 und den hiervon ausgehenden ebenen bzw. zueinander parallel verlaufenden Innenseiten der Aussparung 195 vorliegen.
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Für eine zuverlässige Kontaktierung wird das mit dem Federteil 120 versehene Basisteil 110 derart in die Aussparung 195 des Gegenkontaktelements 190 eingeschoben, dass die Teilabschnitte 131, 132 des Federteils 120 mit einer gewissen Feder- bzw. Normalkraft an das Gegenkontaktelement 190 in der Aussparung 195 angedrückt werden. Hierbei können die Teilabschnitte 131, 132 in Richtung der jeweilig gegenüberliegenden Seiten 111, 112 des Basisteils 110 zu einem gewissen Teil durchgebogen sein. In diesem Zustand werden die Teilabschnitte 131, 132 mit Hilfe der Stützabschnitte 135, 136, welche im eingesteckten Zustand ebenfalls in Richtung des Basisteils 110 durchgebogen sein können, federnd gegenüber dem Basisteil 110 abgestützt bzw. in einer von dem Basisteil 110 abgespreizten Stellung gehalten, um die oben beschriebene Federwirkung zu ermöglichen.
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Darüber hinaus weist das Federteil 120, wie in den 1 bis 4 dargestellt, im Bereich des ersten und zweiten Federabschnitts 121, 122 mehrere längliche Schlitze 125 auf, wodurch der erste und zweite Federabschnitt 121, 122 bzw. die Teilabschnitte 131, 132 und die Stützabschnitte 135, 136 in parallel zueinander verlaufende Längsabschnitte unterteilt sind. Eine solche lamellenartige Ausgestaltung des Federteils 120 bietet die Möglichkeit, dass das in die Aussparung 195 eingesteckte Federteil 120 das Gegenkontaktelement 190 mit den durch die Schlitze 125 separierten Längsabschnitten an mehreren Stellen kontaktieren kann. Hierdurch kann eine zuverlässige Kontaktierung des Gegenkontaktelements 190 weiter begünstigt werden.
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Die Ausgestaltung des Federteils 120 mit den keilförmig bzw. schräg zueinander verlaufenden Teilabschnitten 131, 132 ermöglicht darüber hinaus, dass ein Herausziehen des Kontaktelements 100 bzw. des mit dem Federteil 120 versehenen Basisteils 110 aus der Aussparung 195 des Gegenkontaktelements 190 mit einer relativ kleinen Ziehkraft durchgeführt werden kann. Dies liegt daran, dass die keilförmig zueinander verlaufenden Teilabschnitte 131, 132 des Federteils 120 ein zusätzliches „Herausdrücken” des Federteils 120 und damit des Kontaktelements 100 beim Herausziehen aus der Aussparung 195 des Gegenkontaktelements 190 bewirken können.
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Wie in den 5 und 6 angedeutet, schließen die sich keilförmig erstreckenden Teilabschnitte 131, 132 des Federteils 120 einen Winkel W ein, welcher im Hinblick auf ein leichtes Herausziehen, aber auch ein zuverlässiges Kontaktieren des Gegenkontaktelements 190, vorzugsweise einen Wert in einem Bereich zwischen 5 und 15 Grad besitzt. Ein bevorzugter Winkel W ist insbesondere 8 Grad. Bei derartigen Winkeln W kann die Ziehkraft wesentlich kleiner sein als eine beim Einstecken in die Aussparung 195 des Gegenkontaktelements 190 aufgewendete Steckkraft. Die Ziehkraft kann zum Beispiel gegenüber der Steckkraft um etwa zwei Drittel reduziert sein, wie weiter unten anhand von 7 beschrieben wird.
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Angrenzend an die S-förmigen Stützabschnitte 135, 136 weist das Federteil 120, wie insbesondere anhand der 1 bis 4 deutlich wird, ferner einen das Basisteil 110 umfangsseitig umschließenden Halteabschnitt 140 auf. Dieser dient dazu, das Federteil 120 an dem Basisteil 110 zu halten, insbesondere im Hinblick auf ein Herausziehen des mit dem Federteil 120 versehenen Basisteils 110 aus der Aussparung 195 des Gegenkontaktelements 190.
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Der Halteabschnitt 140 umfasst im Bereich der ersten Seite 111 des Basisteils 110 einen an den S-förmigen Teilabschnitt 135 des Federabschnitts 121 angrenzenden flächigen Teilabschnitt 141, welcher an der ersten Seite 111 des Basisteils 110 anliegen kann, und im Bereich der zweiten Seite 112 des Basisteils 110 einen an den S-förmigen Teilabschnitt 136 des Federabschnitts 122 angrenzenden flächigen Teilabschnitt 142, welcher an der zweiten Seite 112 des Basisteils 110 anliegen kann. An den Seiten des Teilabschnitts 141 sind zwei umgebogene Laschen 143 vorgesehen, durch welche jeweils der Rand des Basisteils 110 und ein Randbereich des anderen Teilabschnitts 142 umgriffen wird (siehe 3 und 4). Auf diese Weise ist das Basisteil 110 an dieser Stelle vollständig von dem aus den Teilabschnitten 141, 142 und den gebogenen Laschen 143 gebildeten Halteabschnitt 140 umschlossen, wodurch ein seitliches Verrutschen des Federteils 120 gegenüber dem Basisteil 110 in diesem Bereich verhindert wird.
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Des Weiteren ist der Rand des Basisteils 110 im Bereich der Laschen 143 des Halteabschnitts 140 mit seitlichen Aussparungen 115 in Form von rechteckförmigen Einschnitten bzw. Einkerbungen versehen, in denen die Laschen 143 aufgenommen sind (siehe 1 und 2). Durch diese Ausgestaltung wird ein Anschlag für das Halteelement 140 bereitgestellt, wodurch das Federteil 120 vor einem „Ablösen” bzw. „Abstreifen” von dem Basisteil 111 gesichert ist. Dies ist insbesondere der Fall im Hinblick ein Herausziehen des mit dem Federteil 120 versehenen Basisteils 110 aus der Aussparung 195 des Gegenkontaktelements 190.
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Die Aussparungen 115 weisen des Weiteren eine größere Breite auf als die Laschen 143 des Halteabschnitts 140. Auf diese Weise kann der Halteabschnitt 140 beim Einstecken des mit dem Federteil 120 versehenen Basisteils 110 in die Aussparung 195 des Gegenkontaktelements 190 bzw. bei einem hierbei auftretenden Zusammendrücken bzw. Biegen des Federteils 120 (d. h. der Teilabschnitte 131, 132 und der Stützabschnitte 135, 136) zu einem gewissen Teil entgegen der Steckrichtung an dem Basisteil 110 entlang bewegt bzw. verschoben werden. Ein derartiger Bewegungsspielraum des Halteabschnitts 140 kann dem Federteil 120 eine größere Federelastizität verleihen, wodurch eine zuverlässige Kontaktierung des Gegenkontaktelements 190 (weiter) begünstigt werden kann. Auch kann der gegen die Federkraft des Federteils 120 stattfindende Steckvorgang gegebenenfalls erleichtert werden.
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Die seitlichen Aussparungen 115 können ferner, wie in den 1 bis 4 dargestellt, in weitere seitliche Aussparungen 117 übergehen bzw. einen Teil von aus den Aussparungen 115 und den Aussparungen 117 gebildeten gemeinsamen Aussparungsstrukturen bilden, welche an dem stromschienenförmigen Körper des Kontaktelements 100 am Übergang zwischen dem Basisteil 110 und dem Abschnitt 119 vorgesehen sind. Die Aussparungen 117 können sich hierbei tiefer in den Stromleiter bzw. die Stromschiene erstrecken als die Aussparungen 115. Eine derartige Ausgestaltung mit den Aussparungen 115, 117 kann zum Beispiel durch ein im Rahmen der Herstellung eingesetztes Stanzverfahren bedingt sein. Darüber hinaus können die Aussparungen 117 ein leichteres Biegen der das Basisteil 110 und den Abschnitt 119 umfassenden Stromschiene des Kontaktelements 100 an dieser Stelle ermöglichen. Dies kommt zum Beispiel im Hinblick auf eine Herstellung der in 12 dargestellte Ausführungsform in Betracht.
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Im Rahmen einer Herstellung des Kontaktelements 100 kann das Federteil 120 mit einer Struktur entsprechend den 1 bis 6 bereitgestellt werden, wobei die Laschen 143 des Halteabschnitts 140 (noch) nicht in die dargestellte, umgreifende Form versetzt sind. In dieser Hinsicht kann das Federteil 120 zum Beispiel aus einem Blechstreifen ausgebildet werden, welcher entsprechenden Stanz- und Biegeprozessen unterzogen wird. Nachfolgend kann Federteil 120 über den frontseitigen Randbereich des Basisteils 110 auf das Basisteil 110 aufgeschoben werden. In dieser Hinsicht können die frontseitigen Laschen 134 bereits vorgebogen sein, und daher beim Aufschieben des Federteils 120 auf das Basisteil 110 in die Aussparung 114 des Basisteils 110 eingreifen. Hieran anschließend können die Laschen 143 in die das Basisteil 110 umschließende Form gebogen werden, wodurch das Federteil 120 an dem Basisteil 110 befestigt wird.
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7 zeigt die Ergebnisse einer Simulation einer aufzuwendenden Kraft F gegenüber einer Verschiebung Z, sowohl beim Einstecken (Verlauf 401) eines mit einem Federteil 120 versehenen Basisteils 110 eines Kontaktelements 100 in eine Aussparung 195 eines Gegenkontaktelements 190 gegen die Federkraft des Federteils 120, d. h. ab einem ersten Berührkontakt zwischen dem Federteil 120 und dem Gegenkontaktelement 190, und beim (nachfolgenden) Herausziehen (Verlauf 402) aus der Aussparung 195 des Gegenkontaktelements 190. Hierbei wurde für das Kontaktelement 100 ein Winkel W der keilförmig zueinander verlaufenden Teilabschnitte 131, 132 von 6 Grad zugrunde gelegt. Aus einem Vergleich der Verläufe 401, 402 wird ersichtlich, dass die Ziehkraft gegenüber der Steckkraft um etwa zwei Drittel reduziert ist. Dies liegt insbesondere an den keilförmig zueinander verlaufenden Teilabschnitten 131, 132 des Federteils 120, und zusätzlich an den abgerundeten Kanten 196 der Aussparung 195 des Gegenkontaktelements 190. Diese Eigenschaft kann sich insbesondere im Hinblick auf das (gleichzeitige) Trennen von mehreren miteinander gesteckten Kontaktelementen 100, 190 als vorteilhaft erweisen.
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Neben dem Ermöglichen einer kleinen Ziehkraft zum Trennen einer Steckverbindung zwischen dem Kontaktelement 100 und dem Gegenkontaktelement 190 kann das Kontaktelement 100 ferner eine hohe Stromtragfestigkeit aufweisen, was durch eine entsprechende Wahl der eingesetzten (leitfähigen) Materialien, aber auch der Abmessungen des Kontaktelements 100 bzw. dessen Komponenten festgelegt werden kann. Gegenüber einem herkömmlichen Kontaktelement kann das Kontaktelement 100 insbesondere eine größere Querschnittsform aufweisen, wobei die keilförmig zueinander verlaufenden Teilabschnitte 131, 132 des Kontaktelements 100 auch bei relativ großen Querschnittsabmessungen für eine relativ kleine Ziehkraft sorgen können. In dieser Hinsicht kann das Kontaktelement 100 zum Beispiel für eine Belastbarkeit mit 65 A Dauerstrom und für eine Pulsfestigkeit von 20 kA für eine Zeitdauer von 2 ms ausgelegt sein.
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Durch diese Eigenschaften ist ein Kontaktsystem mit dem Kontaktelement 100 und dem Gegenkontaktelement 190 bzw. sind mehrere solcher Kontaktelemente 100, 190 insbesondere zur Verwendung bei einem modular aufgebauten Motorschutzschalter geeignet, bei welchem einzelne Module durch Zusammenstecken miteinander kontaktiert werden können. Ein solcher Motorschutzschalter wird im Folgenden anhand der 8 bis 19 näher beschrieben.
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Die 8 und 9 zeigen unterschiedliche perspektivische Darstellungen eines Auslösemoduls 200 (auch als „Auslöseblock” bezeichnet) und eines Grundmoduls 300 (auch als „Grundgerät” bezeichnet) eines Motorschutzschalters im ungesteckten Zustand. Das Grundmodul 300 umfasst drei nicht dargestellte Hauptstrombahnen, über welche die Einzelströme eines zur Energieversorgung eines Elektromotors vorgesehenen Dreiphasenwechselstroms geführt werden können. Das Auslösemodul 200 wird dazu eingesetzt, diese drei Einzelströme zu überwachen, und im Falle einer Überlast eine Unterbrechung der Stromversorgung des Elektromotors zu bewirken.
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Zu diesem Zweck umfasst das Auslösemodul 200 eine nicht dargestellte elektronische Steuerungseinrichtung und drei Stromwandler 250 (siehe 11 und 12), wobei mit Hilfe der Stromwandler 250 von den drei Hauptstrombahnen des Grundmoduls 300 abgegriffene Messsignale für die Steuerungseinrichtung „transformiert” werden können. Diese Komponenten des Auslösemoduls 200 sind innerhalb eines Gehäuses angeordnet, welches im Wesentlichen durch ein an einer Seite bzw. Rückseite freiliegendes Gehäuseteil 210 (siehe 11) und ein an dieser Seite vorgesehenes rückseitiges Gehäuseteil 230 gebildet wird. Zum Anschließen des Auslösemoduls 200 bzw. der Stromwandler 250 an die in dem Grundmodul 300 angeordneten Hauptstrombahnen werden die vorstehend beschriebenen Kontaktelemente 100, 190 eingesetzt.
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In dieser Hinsicht sind in dem Grundmodul 300 bzw. innerhalb dessen Gehäuse sechs Gegenkontaktelemente 190 angeordnet, von denen jeweils zwei mit einer der drei Hauptstrombahnen verbunden sind. An dem Grundmodul 300 bzw. dessen Gehäuse sind ferner, wie in den 8 und 9 dargestellt, entsprechende Ausnehmungen 390 vorgesehen, über welche die Aussparungen 195 der Gegenkontaktelemente 190 zum Kontaktieren derselben erreicht werden können.
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In entsprechender Weise sind in dem Auslösemodul 200 sechs Kontaktelemente 100 (zwei pro Stromwandler 250) vorgesehen, von denen in den 8 und 9 lediglich aus dem Auslösemodul 200 bzw. dessen Gehäuseteil 210 herausragende vorderseitige Teilbereiche zu sehen sind. Das Auslösemodul 200 kann derart auf das Grundmodul 300 aufgesetzt bzw. mit diesem verbunden werden, dass die Kontaktelemente 100 bzw. deren mit den Federteilen 120 versehene Basisteile 110 über die Ausnehmungen 390 in die Aussparungen 195 der Gegenkontaktelemente 190 eingesteckt werden können, und infolgedessen die Stromwandler 250 an die Hauptstrombahnen des Grundmoduls 300 angeschlossen werden.
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Wie weiter in den 8 und 9 angedeutet, ist an dem Auslösemodul 200 eine Aktoreinheit 290 angeordnet, welche von der elektronischen Steuerungseinrichtung angesteuert werden kann. Im mit dem Grundmodul 300 verbundenen Zustand des Auslösemoduls 200 ist die Aktoreinheit 290 ferner an eine in dem Grundmodul 300 angeordnete Schalteinheit (nicht dargestellt) angeschlossen. Für den Fall einer von der Steuerungseinrichtung des Auslösemoduls 200 festgestellten Überlast kann die Steuerungseinrichtung die Schalteinheit über die Aktoreinheit 290 aktivieren, wodurch die Stromversorgung des zu überwachenden Elektromotors unterbrochen wird.
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Das rückseitige Gehäuseteil 230 des Auslösemoduls 200 ist im Wesentlichen in Form einer durch einen Deckel 231 verschließbaren Bedienfront mit nicht dargestellten Bedieneinrichtungen ausgebildet. Mit Hilfe der Bedieneinrichtungen können Parameter und Steuergrößen, welche das Auslöseverhalten der Steuerungseinrichtung des Auslösemoduls 200 festlegen, eingestellt werden.
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Die oben beschriebene kleine Ziehkraft, welche durch die konisch zueinander verlaufenden Teilabschnitte 131, 132 der Federteile 120 der Kontaktelemente 100 verwirklicht werden kann, bietet die Möglichkeit, ein Trennen des mit dem Grundmodul 300 verbundenen Auslösemoduls 200 bzw. ein Lösen von den sechs hierbei zusammengesteckten Kontaktelementen 100 und Gegenkontaktelementen 190 von Hand durchzuführen. Eine zum Trennen von Auslösemodul 200 und Grundmodul 300 aufgewendete Ziehkraft kann zum Beispiel kleiner als 50 N sein.
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Um ein selbständiges Ablösen des Auslösemoduls 200 von dem Grundmodul 300, zum Beispiel aufgrund von Vibration, zu verhindern, ist vorgesehen, eine Verriegelung des Auslösemoduls 200 einzusetzen. Hierzu weist das Grundmodul 300, wie in den 8 und 9 dargestellt, eine Aufnahme 380 zur Befestigung eines nicht dargestellten Drehschalters auf. Mit Hilfe des Drehschalters kann das an dem Grundmodul 300 angeordnete Auslösemodul 200 zuverlässig an dem Grundmodul 300 fixiert werden.
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10 zeigt eine perspektivische Darstellung des Auslösemoduls 200 mit einer Sicht auf eine Vorder- bzw. Kontaktierungsseite des Gehäuseteils 210, an welcher die Kontaktelemente 100 bzw. Teilbereiche von den zugehörigen Basisteilen 110 und Federteilen 120 herausgeführt sind. Hierzu weist das Gehäuseteil 210 für jedes der Kontaktelemente 100 jeweils einen Öffnungsabschnitt 212 mit einer rechteckigen kragen- bzw. rahmenförmigen Wandung auf. Darüber hinaus weist das Gehäuseteil 210 eine die herausgeführten Kontaktelemente 100 an drei Randseiten umschließende Umrandung 211 auf.
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Anhand von 10 wird des Weiteren eine mögliche Befestigungsart des rückseitigen Gehäuseteils 230 an dem Gehäuseteil 210 deutlich. Das Gehäuseteil 210 ist mit Öffnungen bzw. Rastaufnahmen 219 versehen, in welche an dem Gehäuseteil 230 vorgesehene Rastelemente bzw. Rasthaken aufgenommen werden können.
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11 zeigt eine rückseitige Explosionsdarstellung von Komponenten des Auslösemoduls 200, anhand derer weitere Merkmale deutlich werden. Dargestellt sind drei Stromwandler 250, welche in zugehörigen Kammern 215 des Gehäuseteils 210 aufgenommen bzw. von der Rückseite her in die Kammern 215 eingeschoben werden können. Jede der Kammern 215 weist an zwei gegenüberliegenden Seiten angeordnete Nuten bzw. Führungsnuten 217 auf (in 11 nur von zwei Kammern 215 und nur von einer Seite sichtbar), welche an die Form der Stromwandler 250 angepasst sind. Hierdurch wird ein einfaches und verpolungssicheres Einsetzen bzw. Einschieben der Stromwandler 250 in das Gehäuseteil 210 bei einem Zusammenbau des Auslösemoduls 200 ermöglicht. Darüber hinaus ist in 10 eine an dem Gehäuseteil 210 ausgebildete Aufnahme 291 angedeutet, innerhalb derer die oben beschriebene Aktoreinheit aufgenommen wird.
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Weitere Schritte, welche im Rahmen einer Montage des Auslösemoduls 200 nach dem Einschieben der Stromwandler 250 in die Kammern 215 (und der Aktoreinheit in die Aufnahme 291) des Gehäuseteils 210 durchgeführt werden, sind ein rückseitiges Aufsetzen einer Leiterplatte (nicht dargestellt), ein Verbinden der Leiterplatte mit den Stromwandlern 250 (und der Aktoreinheit), und ein Anbringen des rückseitigen Gehäuseteils 230 an dem Gehäuseteil 210. Die vorstehend genannte Leiterplatte umfasst die oben erwähnte Steuerungselektronik des Auslösemoduls 200.
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12 zeigt eine vergrößerte perspektivische Darstellung von einem der bei dem Auslösemodul 200 eingesetzten Stromwandler 250 mit zwei Kontaktelementen 100. Der Stromwandler 250 ist in Form eines sogenannten Ringkern-Stromwandlers ausgebildet, welcher einen Ringkern und eine um den Ringkern gewundene Sekundärwicklung aufweist (siehe die in 17 angedeutete Ringform). Der Ringkern und die Sekundärwicklung sind innerhalb eines entsprechend geformten Gehäuses 251 des Stromwandlers 250 angeordnet, an dessen Seiten Stromschienen 150 der Kontaktelemente 100 angeordnet bzw. entlang geführt sind, wie weiter unten näher beschrieben wird.
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Wie weiter in 12 dargestellt ist, weist der Stromwandler 250 einen Bolzen 257 auf, welcher durch eine Kernöffnung des Ringkerns und entsprechende, in dem Gehäuse 251 ausgebildete Öffnungen hindurch geführt ist. Der Bolzen 257, welcher an den Enden von jeweils einem Kontaktelement 100 bzw. dessen Stromschiene 150 kontaktiert wird, dient als Primärwicklung des Stromwandlers 250.
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An einer Rückseite des Stromwandlers 250 bzw. an dessen Gehäuse 251 sind zwei Kontaktstifte 259 bzw. „Pins” herausgeführt, welche an die um den Ringkern gewundene Sekundärwicklung angeschlossen sind. Über die Kontaktstifte 259 kann der betreffende Stromwandler 250 an die elektronische Steuereinrichtung des Auslösemoduls 200 angeschlossen werden. Hierzu können die Kontaktstifte 259 durch entsprechende Kontaktaufnahmen der oben erwähnten Leiterplatte hindurchgeführt, und durch Löten an die Leiterplatte angeschlossen werden.
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Im Betrieb des Motorschutzschalters wird über die beiden Kontaktelemente 100 und den Bolzen 257 ein über eine Hauptstrombahn des Grundmoduls 300 fließender elektrischer Strom geführt. Durch Induktion wird ein verringerter Strom in der Sekundärwicklung hervorgerufen, welcher über die Kontaktstifte 259 der Steuerungselektronik zugeführt werden kann.
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Jedes der beiden Kontaktelemente 100 des Stromwandlers 250 weist einen bandförmigen Stromleiter bzw. eine Stromschiene 150 mit unterschiedlichen Teilabschnitten auf. Hierunter fällt das an einem Ende der Stromschiene 150 vorgesehene plattenförmige Basisteil 110, an welchem das Federteil 120 angeordnet ist. Angrenzend an das Basisteil 110 weist die Stromschiene 150 zunächst einen stufenförmigen Abschnitt 151 mit zwei Biegungen und einem senkrecht zu dem Basisteil 110 verlaufenden Teilabschnitt auf. Hieran schließt sich ein weiterer, an einer Außenseite des Gehäuses 251 angeordneter und im Wesentlichen U-förmiger Abschnitt 152 an, welcher parallel zu dem Basisteil 110 verläuft und dessen Ende mit dem Bolzen 257 verbunden ist.
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Die Stromschienen 150 der beiden an dem Stromwandler 250 vorgesehenen Kontaktelemente 100 können identische Formen und Abmessungen aufweisen, und zueinander symmetrisch an dem Gehäuse 251 des Stromwandlers 250 angeordnet sein.
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Um die Kontaktelemente 100 bzw. deren Stromschienen 150 zuverlässig an dem Wandlergehäuse 251 zu fixieren, sind an dem Wandlergehäuse 251 bzw. dessen Vorderseite, wie in 12 dargestellt, zwei im Wesentlichen U-förmige Halteelemente 261 ausgebildet. Die Halteelemente 261 sind hierbei, entsprechend den Stromschienen 150, zueinander symmetrisch bzw. rotationssymmetrisch an dem Wandlergehäuse 251 angeordnet.
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Jedes Halteelement 261 umfasst zwei seitliche Halteabschnitte 262 mit einer umgreifenden Kontur, und einen die Halteabschnitte 262 an einem Ende verbindenden Begrenzungsabschnitt 264, so dass eine Stromschiene 150 bzw. deren an das Basisteil 110 angrenzender stufenförmiger Abschnitt 151 von dem Halteelement 261 gehalten werden kann. Jeder Halteabschnitt 262 der Halteelemente 261 weist des Weiteren an einer Seite eine schlitzförmige Aussparung 263 auf, welche sich über einen Teil der „Länge” bzw. „Höhe” des betreffenden Halteabschnitts 262 erstreckt. Hieran angepasst weist jede Stromschiene 150 an dem stufenförmigen Abschnitt 151 zwei seitliche Rasterhebungen bzw. Rastnasen 155 auf, wie anhand der Ausschnittsdarstellung von 13 deutlich wird. Die Rastnasen 155 sind dazu vorgesehen, in die Schlitze 263 der Halteabschnitte 262 eines Halteelements 261 einzugreifen.
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Zum Befestigen einer Stromschiene 150 eines Kontaktelements 100 an dem Gehäuse 251 des Stromwandlers 250 wird der stufenförmige Abschnitt 151 der Stromschiene 150 an einem dem Begrenzungsabschnitt 264 entgegen gesetzten Ende eines Halteelements 261 in das betreffende Halteelement 261 eingesetzt. Hierbei werden die seitlichen Halteabschnitte 262 durch die seitlich hervorstehenden Rastnasen 155 zunächst auseinandergedrückt, bis die Rastnasen 155 in die Schlitze 263 eingreifen können. Eine darüber hinausgehende Bewegung der Stromschiene 150 wird durch den zugehörigen Begrenzungsabschnitt 264 des Haltelements 261 verhindert, so dass die betreffende Stromschiene 150 an dem Halteelement 261 befestigt ist.
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Die Stromschiene 150 eines Kontaktelements 100 weist ferner, wie in 12 dargestellt, im Bereich des U-förmigen Teilabschnitts 152 eine Aussparung 156 auf. In die Aussparung 156 kann eine zugehörige, an dem Wandlergehäuse 251 angeordnete Erhebung 256 im montierten Zustand der Stromschiene 150 eingreifen. Durch diese Ausgestaltung besteht die Möglichkeit, die Stromschiene 150 relativ genau in Bezug auf den Bolzen 257 bzw. die Kernöffnung des Ringkerns des Stromwandlers 250 zu positionieren.
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Im Hinblick auf den Bolzen 257 ist am Ende der Stromschiene 150 bzw. am Ende von deren U-förmigen Abschnitt 152 eine Aussparung 157 zum Aufnehmen eines Endes des Bolzens 257 vorgesehen. An dieser Stelle können der Bolzen 257 und die Stromschiene 150 des Kontaktelements 100 zum Beispiel durch Heißvernieten miteinander verbunden werden.
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Die Stromschiene 150 kann darüber hinaus, wie in 12 dargestellt, eine weitere Aussparung 158 aufweisen, welche im Hinblick auf einen alternativen Stromwandler bzw. dessen durch eine Kernöffnung geführten Bolzen ausgebildet sein kann.
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Wie weiter in 12 dargestellt ist, sind an dem Gehäuse 251 des Stromwandlers 250 ferner zwischen den Halteelementen 261 zwei Rasthaken 267 angeordnet. Mittels der Rasthaken 267 kann der in eine Kammer 215 des Gehäuses 210 des Auslösemoduls 200 eingeführte Stromwandler 250 (siehe 11) an dem Gehäuse 210 befestigt bzw. verrastet werden. Zu diesem Zweck sind an der Vorder- bzw. Kontaktierungsseite des Gehäuseteils 210, an welcher die Kontaktelemente 100 bzw. deren mit den Federteilen 120 versehene Basisteile 110 aus dem Gehäuseteil 210 herausgeführt sind, zugehörige Aussparungen 213 ausgebildet (siehe 10). Innerhalb der Aussparungen 213 sind auf die Rasthaken 267 des Stromwandlers 250 abgestimmte stufenförmige Absätze vorgesehen, an welchen die Rasthaken 267 verrastet werden können (siehe 15).
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An dem Gehäuse 251 des Stromwandlers 250 sind ferner, wie in 12 dargestellt, steg- bzw. plattenförmige Führungselemente 265, 266 vorgesehen. Diese sind im Hinblick auf die oben beschriebenen Führungsnuten 217 der Kammern 215 des Gehäuseteils 210 ausgebildet (siehe 11), wodurch wie oben angegeben ein einfaches und verpolungssicheres Einschieben des Stromwandlers 250 in das Gehäuseteil 210 ermöglicht wird. Das Führungselement 266 bzw. dessen vorderseitige Kante dient darüber hinaus als Anschlagkante, um ein Anschlagen des über die Rasthaken 267 an dem Gehäuseteil 210 befestigten Stromwandlers 250 an dem Gehäuseteil 210 zu bewirken.
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Die 14 und 15 zeigen unterschiedliche seitliche Schnittdarstellungen des Auslösemoduls 200 im Bereich von dessen Kontaktierungsseite. Anhand von 14 wird deutlich, dass im Hinblick auf die Federteile 120 der Kontaktelemente 100 (neben den frontseitigen Abschnitten 133) lediglich im Wesentlichen die keilförmigen Teilabschnitte 131, 132 aus den Öffnungsabschnitten 212 des Gehäuseteils 210 herausragen, wohingegen die S-förmigen Stützabschnitte 135, 136 innerhalb der Öffnungsabschnitte 212 angeordnet sind. Anhand von 15 wird die oben beschriebene Verrastung der Stromwandler 250 an dem Gehäuseteil 210 mit Hilfe der Rasthaken 267 deutlich, welche innerhalb der Aussparungen 213 vorgesehene stufenförmige Absätze umgreifen.
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Die 16 und 17 zeigen unterschiedliche Schnittdarstellungen des an dem Grundmodul 300 angeordneten Auslösemoduls 200, anhand derer eine Steckverbindung zwischen den Kontaktelementen 100 des Auslösemoduls 200 und den Gegenkontaktelementen 190 des Grundmoduls 300 bzw. eine mögliche Lage und Orientierung der Kontaktelemente 100, 190 ersichtlich wird. Wie ferner in 16 dargestellt ist, weist das Grundmodul 300 eine auf die auf die Umrandung 211 des Auslösemoduls 200 abgestimmte Aussparung auf. Anhand von 17 wird des Weiteren deutlich, dass jeweils zwei Gegenkontaktelemente 190, welche mit einer Hauptstrombahn des Grundmoduls 300 verbunden sind und daher von den Kontaktelementen 100 eines Stromwandlers 250 kontaktiert werden, zueinander spiegelsymmetrisch in dem Grundmodul 300 angeordnet sein können.
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Anstelle der anhand der 12 und 13 erläuterten Befestigung eines Kontaktelements 100 an einem Stromwandler 250 sind alternative Befestigungsmöglichkeiten vorstellbar. Ein mögliches Beispiel ist in 18 dargestellt, welche eine perspektivische Darstellung eines Bereichs eines (weiteren) Stromwandlers 250 zeigt. An dem Stromwandler 250 bzw. dessen Gehäuse ist für jedes der beiden Kontaktelemente 100 eine Rasterhebung 269 vorgesehen. Die Kontaktelemente 100 weisen eine Stromschiene 160 auf, bei welcher angrenzend an das Basisteil 110 ein stufenförmiger Abschnitt 161 mit einer Aussparung vorgesehen ist. Auf diese Weise kann das betreffende Kontaktelement 100 bzw. dessen Stromschiene 160 mit Hilfe des Abschnitts 161 an der Rasterhebung 269 aufgesteckt und damit befestigt werden. Dies wird auch anhand von 19 deutlich, welche eine (weitere) seitliche Schnittdarstellung des an dem Grundmodul 300 angeordneten Auslösemoduls 200 zeigt, wobei ein Stromwandler 250 entsprechend 18 verwendet wird.
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Das mit dem Abschnitt 161 ausgestattete Kontaktelement 100 bzw. dessen Stromschiene 160 kann des Weiteren, wie in 18 angedeutet ist, angrenzend an den Abschnitt 161 einen direkt in Richtung der Kernöffnung des Stromwandlers 250 verlaufenden Abschnitt 162 aufweisen.
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Der in 18 ausschnittsweise dargestellte Stromwandler 250 weist darüber hinaus im Bereich der Rastelemente 267 zwei Anschlagelemente bzw. Anschlagkanten 268 auf. Diese können (entsprechend des Führungselements 266 von 12) bei dem innerhalb des Gehäuses 210 des Auslösemoduls 200 verrasteten Stromwandler 250 für ein entsprechendes Anschlagen des Stromwandlers 250 an dem Gehäuse 210 sorgen, wie anhand von 19 deutlich wird.
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Die anhand der Figuren erläuterten Ausführungsformen stellen bevorzugte bzw. beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung dar. Neben den beschriebenen und abgebildeten Ausführungsformen sind weitere Ausführungsformen vorstellbar, welche weitere Abänderungen bzw. Abwandlungen oder Kombinationen von beschriebenen Merkmalen umfassen können.
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Insbesondere besteht die Möglichkeit, Kontaktelemente zu verwirklichen, welche bis auf die keilförmig bzw. konisch zueinander verlaufenden Teilabschnitte eines an einem Basisteil angeordneten Federteils einen anderen Aufbau bzw. eine andere Struktur als die beschriebenen und in den Figuren dargestellten Kontaktelemente 100 aufweisen. Beispielsweise kann ein Federteil einen von dem Abschnitt 133 abweichenden frontseitigen Abschnitt, oder auch einen von dem Abschnitt 140 abweichenden Halteabschnitt aufweisen. In entsprechender Weise kann auch ein Basisteil sich von dem dargestellten Basisteil 110 unterscheiden. Beispielsweise ist es möglich, anstelle des plattenförmigen Basisteils 110 ein Basisteil mit einer anderen Ausgestaltung und/oder Geometrie, zum Beispiel mit einer rahmenförmigen Ausgestaltung, zu verwenden. Abwandlungen sind auch im Hinblick auf einen von einem Basisteil ausgehenden Abschnitt bzw. im Hinblick auf Abschnitte einer Stromschiene eines Kontaktelements möglich, welche zum Beispiel andere Formen und/oder Biegungen als die gezeigten Abschnitte 151, 152, 161, 162 aufweisen können.
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Abänderungen sind auch für Gegenkontaktelemente vorstellbar. Diese können zum Beispiel andere Formen und/oder Biegungen als die Gegenkontaktelemente 190 umfassen. Des Weiteren ist es denkbar, eine Aussparung, in welche ein mit einem Federteil versehenes Basisteil eines Kontaktelements einsteckbar ist, im Unterschied zu der gezeigten Aussparung 195 nicht an einem Ende, sondern an einer anderen Stelle eines Gegenkontaktelements vorzusehen.
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Abwandlungen sind auch im Hinblick auf Komponenten und Module eines Motorschutzschalters denkbar. Ein Motorschutzschalter kann insbesondere anders gestaltete Gehäuse, Rastelemente usw. umfassen. Möglich ist auch der zusätzliche Einsatz einer Steck- und Ziehhilfe, um das Anordnen eines Auslösemoduls an einem Grundmodul und ein Trennen derselben zu vereinfachen. Hierzu kann zum Beispiel an einem Gehäuse eines Auslösemoduls eine Betätigungseinrichtung vorgesehen sein, welche ausgebildet ist, mit Strukturelementen an einem Grundmodul zusammen zu wirken.
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Darüber hinaus ist die Verwendung der Kontaktelemente 100 und Gegenkontaktelemente 190 (sowie von deren Abwandlungen) nicht nur auf modulare Motorschutzschalter beschränkt, sondern kann auch für andere Steckmodule bzw. Stecksysteme, bei denen ein Trennen von Hand vorgesehen ist, in Betracht kommen.
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Des Weiteren wird darauf hingewiesen, dass die oben angegebenen Zahlenwerte, welche zum Beispiel eine Stromtragfestigkeit eines Kontaktelements oder eine Ziehkraft betreffen, lediglich als Beispiele anzusehen sind. Dies trifft auch auf die lediglich zur beispielhaften Veranschaulichung vorgesehene 7 zu.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Kontaktelement
- 110
- Basisteil
- 111
- Erste Seite
- 112
- Zweite Seite
- 113
- Fase
- 114, 115, 117
- Aussparung
- 119
- Abschnitt
- 120
- Federteil
- 121, 122
- Federabschnitt
- 125
- Schlitz
- 131, 132
- Teilabschnitt
- 133
- Frontseitiger Abschnitt
- 134
- Lasche
- 135, 136
- Stützabschnitt
- 140
- Halteabschnitt
- 141, 142
- Teilabschnitt
- 143
- Lasche
- 150
- Stromschiene
- 151, 152
- Abschnitt
- 155
- Rastnase
- 156, 157, 158
- Aussparung
- 160
- Stromschiene
- 161, 162
- Abschnitt
- 190
- Gegenkontaktelement
- 191
- Kontaktierungsabschnitt
- 192
- Biegung
- 193
- Abschnitt
- 195
- Aussparung
- 196
- Abgerundete Kante
- 200
- Auslösemodul
- 210
- Gehäuseteil
- 211
- Umrandung
- 212
- Öffnungsabschnitt
- 213
- Aussparung
- 215
- Kammer
- 217
- Nut
- 219
- Öffnung
- 230
- Rückseitiges Gehäuseteil
- 231
- Deckel
- 250
- Stromwandler
- 251
- Gehäuse
- 256
- Erhebung
- 257
- Bolzen
- 259
- Kontaktstift
- 261
- Halteelement
- 262
- Halteabschnitt
- 263
- Schlitz
- 264
- Begrenzungsabschnitt
- 265, 266
- Führungselement
- 267
- Rasthaken
- 268
- Anschlagkante
- 269
- Rasterhebung
- 290
- Aktoreinheit
- 291
- Aufnahme
- 300
- Grundmodul
- 380
- Aufnahme für Drehschalter
- 390
- Ausnehmung
- 401, 402
- Kraftverlauf
- F
- Kraft
- W
- Winkel
- Z
- Verschiebung
