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Die Erfindung betrifft eine Verteilerbox für ein Fahrzeug gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung einer Verteilerbox für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 12.
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Im Stand der Technik sind verschiedenste Ausführungsformen von elektrischen Verteilerboxen für Fahrzeuge bekannt. Verteilerboxen werden beispielsweise dazu verwendet, um eine elektrische Verteilung und gegebenenfalls eine Absicherung bzw. Überwachung zwischen der Batterie eines Fahrzeugs und einer Leistungselektronik oder Verbrauchern herzustellen.
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Bekannte Verteilerboxen für Hochspannungen > 60 V weisen Stecker und Buchse zum Anschließen von elektrischen Leitungen an die Verteilerbox auf. Die verwendeten Leitungen sind in der Regel geschirmte nur Leitungen mit großem Querschnitt. Die Stecksysteme sind aufgrund der Abschirmung und der Abzugsüberwachung groß und aufgrund ihrer Komplexität auch teuer.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine vereinfachte Verteilerbox bereitzustellen. Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Verteilerbox gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung der Verteilerbox bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 12 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Verteilerbox weist den Vorteil auf, dass sie einfach aufgebaut ist und besonders kostengünstig hergestellt werden kann. Dies wird dadurch erreicht, dass ein Leiter der elektrischen Leitung direkt mit dem Verteiler mechanisch und elektrisch kontaktiert ist und dass die elektrische Leitung mit einer Tülle bzw. Aufnahme versehen ist, dass eine Wand des Gehäuses eine Öffnung aufweist, die bis an einen Rand der Wand geführt ist, und dass die Tülle bzw. Aufnahme in die Öffnung eingeschoben ist. Aufgrund dieser Ausführungsform kann der elektrische Leiter direkt mit dem Verteiler mechanisch und elektrisch kontaktiert werden und anschließend die elektrische Leitung mit der Tülle bzw. Aufnahme durch einen einfachen Einschiebevorgang in die Öffnung eingeschoben werden. Dadurch wird ein Stecker auf der Seite der Leitung und eine Buchse auf der Seite der Verteilerbox eingespart. Somit ist eine einfache und kostengünstige und zudem automatisierbare Montage der elektrischen Leitung mit dem Verteiler der Verteilerbox möglich.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Tülle aus einem Schaum gebildet und wird um den Leiter geschäumt. Auf diese Weise wird eine kostengünstige, automatisierbare und in der Form definierbare Abdichtung sowie gleichzeitig die Herstellung der Tülle bzw. Aufnahme zwischen der Tülle und der Leitung erreicht.
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In einer weiteren Ausführungsform umgibt die Tülle bzw. Aufnahme die Leitung dichtend gegenüber Umwelteinflüssen, wie z.B. Feuchtigkeit. Damit ist eine sichere Abdichtung zwischen der Leitung und der Tülle gegeben. Weiterhin ist die Tülle dichtend gegenüber der Wand der Verteilerbox angeordnet, so dass auch hier insbesondere eine Dichtigkeit gegen Feuchtigkeit erreicht wird.
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In einer weiteren Ausführungsform weist die Leitung eine elektrische Abschirmung auf, wobei die elektrische Abschirmung mit einem Abschirmkontakt in der Verteilerbox kontaktiert ist, und wobei der Abschirmkontakt mit einem Anschluss der Verteilerbox verbunden ist. Auf diese Weise wird eine einfache und sichere Verbindung, z. B. für die elektrische Abschirmung der Leitung bereitgestellt.
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Abhängig von der gewählten Ausführungsform ist der Abschirmkontakt in Form einer Schelle oder einer Schneidklemme oder eines Klemmkontaktes, d. h. eines Clips ausgebildet, um die mechanische Kontaktierung der elektrischen Abschirmung der Leitung bereitzustellen. Die Verwendung einer Schelle, einer Schneidklemme oder eines Clips ermöglicht eine einfache und kostengünstige elektrische Kontaktierung der Abschirmung.
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In einer weiteren Ausführungsform wird dieses Kontaktelement z.B. in Form einer Zunge geeignet mit umschäumt und wird dadurch integraler Bestandteil der Tülle bzw. Aufnahme.
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In einer weiteren Ausführungsform weist die Verteilerbox einen Verteiler mit einer Sollbruchstelle auf, die zwischen einem Kontaktbereich des Verteilers und einem weiteren Abschnitt des Verteilers angeordnet ist, wobei der Kontaktbereich zum Anschluss des Leiters dient. Die Sollbruchstelle ist vorgesehen, um bei einer defekten Leitung den Verbindungsbereich vom Verteiler abbrechen zu können und anschließend einen neuen Leiter am verbleibenden Teilstück des Verteilers anschließen zu können. Auf diese Weise wird eine einfache Reparatur der elektrischen Verbindung zwischen der Leitung und dem Verteiler in der Verteilerbox ermöglicht.
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In einer weiteren Ausführungsform ist am Verteiler ein Anschlussmittel, insbesondere ein Gewinde vorgesehen, um eine Leitung an dem Verteiler anschließen zu können, insbesondere um eine neue Leitung nach einer Reparatur einer defekten Leitung am Verteiler anschließen zu können. Dadurch wird eine einfache Reparatur der elektrischen Verbindung zwischen der Leitung und dem Verteiler ermöglicht.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Verteilerbox wenigstens teilweise aus einem elektrisch leitenden Material gebildet, wobei die Tülle bzw. Aufnahme wenigstens teilweise aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist.
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In einer weiteren Ausführungsform sind die Tülle bzw. Aufnahme, der Abschirmkontakt und ein Teil der Leitung in ein elektrisch isolierendes Material eingebettet.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das elektrisch isolierende Material als geschäumtes Material ausgebildet, wobei vorzugsweise auch die Tülle einteilig mit dem elektrisch isolierenden geschäumten Material ausgebildet ist. Auf diese Weise wird eine kostengünstige Herstellung und Verarbeitung des elektrisch isolierenden Materials ermöglicht.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Teildarstellung eines Teilabschnitts einer Wand einer Verteilerbox;
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2 eine perspektivische Darstellung der 1;
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3 eine Teildarstellung der Wand der Verteilerbox mit Leitung und einem weiteren Abschirmkontakt;
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4 bis 6 verschiedene Ausführungsformen der Kontaktflächen zwischen dem weiteren Abschirmkontakt und der Abschirmung der Leitung;
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7 eine weitere Ausführungsform eines Abschirmkontakts in Form eines Klemmelementes;
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8 eine Seitenansicht auf eine Anschlussseite einer Verteilerbox;
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9 eine perspektivische Teildarstellung der Verteilerbox der 8 mit zwei elektrischen Leitungen;
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10 eine weitere schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform der Verteilerbox; und
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11 eine schematische Teildarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Verteilerbox.
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1 zeigt in einer schematischen Teilschnittdarstellung eine Wand 1 einer Verteilerbox, in die eine Tülle 2 eingeschoben ist. Anstelle einer Tülle kann jede Art von Aufnahme für eine elektrische Leitung verwendet werden. Die Aufnahme dient dazu, die Leitung zu umgeben und einzubetten. Die Aufnahme kann beispielsweise als Hülle, Schlauch oder Mantelung ausgebildet sein. Durch die Tülle 2 ist eine elektrische Leitung 3 geführt. Die elektrische Leitung 3 weist einen elektrischen Leiter 4 auf, der von einer ersten elektrischen Isolierung 5 umgeben ist. Die erste Isolierung 5 ist von einer elektrischen Abschirmung 6 umgeben. Die Abschirmung 6 wiederum ist von einer zweiten Isolierung 7 umgeben. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die zweite Isolierung 7 bis zu einem Abschirmkontakt 8 geführt. Der Abschirmkontakt 8 steht mit der Abschirmung 6 in elektrisch leitendem Kontakt und ist mit einem nicht dargestellten Masseanschluss der Verteilerbox verbunden. Die Abschirmung 6 endet ebenfalls im Bereich des Abschirmkontakts 8. Ein Endstück 9 der Leitung 3 wird durch die erste Isolierung 5 und ein darüber hinausgehendes Endstück des Leiters 4 gebildet. Ein Endstück 9 des Leiters 4 weist vorzugsweise eine abgeflachte Seite auf, die einer abgeflachten Seite eines Verteilers 10 zugewandt ist. Das Endstück 9 und der Verteiler 10 sind aus einem elektrisch leitenden Material gebildet, wobei der Verteiler 10 in der Verteilerbox gehaltert ist. Das Endstück 9 liegt in einem Kontaktbereich 11 auf dem Verteiler 10 auf. Die elektrische und mechanische Verbindung zwischen dem Endstück 9 und dem Verteiler 10 kann beispielsweise mit Hilfe einer Schweißverbindung oder einer Klebeverbindung, insbesondere einer elektrisch leitenden Klebeverbindung hergestellt werden. Seitlich neben dem Kontaktbereich 11 weist der Verteiler 10 eine Sollbruchstelle 12 z. B. in Form von zwei Nuten, die an einer Oberseite und an einer Unterseite des Verteilers 10 eingebracht sind.
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Der Abschirmkontakt 8 weist eine konisch zulaufende Hülse 13 auf, in die ein Endstück der Abschirmung 6 eingepresst ist. Die Hülse 13 ist mit einem Leitungsabschnitt 14 verbunden, der zum Masseanschluss der Verteilerbox geführt ist.
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2 zeigt eine perspektivische Darstellung der Anordnung der 1, wobei eine Öffnung 14 der Wand 1 erkennbar ist, die bis zu einem oberen Rand 15 der Wand 1 geführt ist. Die Verteilerbox weist einen nicht dargestellten Deckel auf, der auf den Rändern 15 der vier Wände der Verteilerbox dichtend aufliegt. Durch die Ausbildung der Öffnung 19 als zum Rand 15 hin offene Öffnung 19 ist ein Einschieben der Tülle 2 bzw. der Aufnahme von oben in die Öffnung 19 auf einfache Weise möglich. Insbesondere kann beim Einschieben der Tülle 2 bereits die Leitung 3 durch die Tülle 2 geführt sein. Weiterhin kann beim Einschieben der Tülle 2 in die Öffnung 19 bereits der Abschirmkontakt 8 an der Leitung 3 befestigt sein. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann zwischen der Hülse 13 und der Abschirmung 6 eine konisch ausgebildete zweite Hülse 16 vorgesehen sein, die über ein Schraubgewinde mit der Hülse 13 verbunden ist. Mit Hilfe der zweiten Hülse 16 kann durch ein Einschrauben der zweiten Hülse 16 in die Hülse 13 die Abschirmung 6 elektrisch kontaktiert und die zweite Isolierung 7 fest mit dem Abschirmkontakt 8 als Abzugssicherung verbunden werden. Dazu wird die zweite Hülse 16 an der zweiten Isolierung 7 fest geklemmt.
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2 zeigt seitlich neben der Sollbruchstelle 12 ein Gewinde 17 zum Festschrauben einer elektrischen Anschlusskappe. Der dargestellte Verteiler 10 weist drei Enden auf, wobei zwei Enden spiegelsymmetrisch ausgebildet sind und der Verteiler eine T-Form aufweist. Abhängig von der gewählten Ausführung kann der Verteiler 10 auch jede andere Form aufweisen.
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3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Teildarstellung einer Verteilerbox gemäß 2, wobei jedoch ein zweiter Abschirmkontakt 18 vorgesehen ist, der mit der elektrischen Abschirmung 6 der Leitung 3 verbunden ist. Der zweite Abschirmkontakt 18 ist in Form einer Schelle ausgebildet, die im Bereich der Abschirmung 6 an der Leitung 3 festgeklemmt ist. Die Schelle 18 ist ebenso mit einem elektrischen Leitungsstück 14 verbunden. Der Leitungsabschnitt 14 ist zu einem Masseanschluss der Verteilerbox geführt.
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Die in allen Figuren gezeigte Tülle 2 kann beispielsweise als geschäumte Tülle aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt sein. Mit dem Begriff geschäumte Tülle wird eine Tülle bezeichnet, die beispielsweise direkt an die Isolierung 7 der Leitung 3 angeschäumt wird. Die Tülle kann auch unabhängig von der Leitung 3 beispielsweise aus einem geschäumten Material hergestellt werden und anschließend auf die Leitung 3 aufgeschoben werden. Als Material für die Tülle kann beispielsweise PU (Polyurethan) oder PE (Polyethylen) verwendet werden. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die Tülle 2, der Abschirmkontakt und ein Abschnitt der Leitung 3 in ein elektrisch isolierendes Material 20 eingebettet sind. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann ein großer Teil des Innenraums der Verteilerbox oder der gesamte Innenraum der Verteilerbox in ein elektrisch isolierendes Material eingebettet sein. Das elektrisch isolierende Material kann beispielsweise ein elektrisch isolierender Kunststoff oder ein elektrisch isolierender Schaum sein. Dabei wird der Innenraum der Verteilerbox mit dem Kunststoff ausgegossen bzw. mit dem Schaum ausgeschäumt. In einer weiteren Ausführungsform kann die Tülle 2 einteilig mit dem Material 20 in Form eines elektrisch isolierenden Schaums ausgebildet sein. Das elektrisch isolierende Material 20 beispielsweise kann unabhängig von der Art des verwendeten Abschirmkontakts verwendet werden. Die Tülle kann auch aus einem Hartschaummaterial wie z. B. PVC mit eingelegter Dichtung ausgebildet sein, wobei die Dichtung zwischen der Tülle und der Leitung 3 und/oder zwischen der Tülle und dem Gehäuse angeordnet ist.
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4 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform einer Innenseite der Schelle 18, die zwei konisch in Richtung auf die Abschirmung 6 zulaufende Innenflächen 21, 22 aufweist. In 4 ist nicht die gesamte Schelle 18, sondern schematisch nur die Innenflächen 21 dargestellt, die der Abschirmung 6 zugewandt sind.
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5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Schelle 18 mit nur einer ersten Innenfläche 21, die konisch in Richtung auf die Abschirmung 6 zuläuft.
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6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Innenseite der Schelle 18, die eine Innenfläche 40 aufweist, die parallel zur Außenfläche der Abschirmung 6 angeordnet ist. Mit Hilfe der konisch zulaufenden Innenflächen wird eine verbesserte elektrische Kontaktierung zwischen dem zweiten Abschirmkontakt 18 und der Abschirmung 6 ermöglicht.
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7 zeigt einen dritten Abschirmkontakt 23 in Form eines Klemmkontaktes, d. h. eines Clips ausgeführt ist, der zwei gegenüberliegende Arme 24, 25 aufweist, die flexibel ausgebildet sind und die zylinderförmige Abschirmung 6 unter Vorspannung aufnehmen. Der dritte Abschirmkontakt 23 ist mit einer Bodenfläche 26 der Verteilerbox elektrisch und mechanisch verbunden. In diesem Fall ist die Verteilerbox auf Masse gelegt, wobei die Verteilerbox aus einem elektrisch leitenden Material gebildet ist und somit die Bodenfläche 26 als Massekontakt dient.
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8 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der zwei elektrische Leitungen 3, 28 über zwei Tüllen 2, 27 durch eine Öffnung 19 einer Wand 1 einer Verteilerbox geführt sind. Die zwei Tüllen 2, 27 bzw. zwei Aufnahmen können aus dem gleichen Material, insbesondere aus einem geschäumten Material, hergestellt sein.
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9 zeigt eine perspektivische Darstellung der Anordnung der 8, wobei jede der Leitungen 3, 28 mit einem entsprechenden Verteiler 10, 29 elektrisch kontaktiert ist. In der dargestellten Ausführungsform ist die zweite Leitung 28 identisch zur ersten Leitung 3 ausgebildet. Ebenfalls ist der zweite Verteiler 29 identisch zum Verteiler 10 ausgebildet. Ebenso sind der Leiter der zweiten Leitung 28 in gleicher Weise mit dem zweiten Verteiler 29 wie der Leiter 4 der ersten Leitung 3 mit dem Verteiler 10 elektrisch und mechanisch verbunden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegt der erste Verteiler 10 auf einem ersten Block 30 auf. Zudem ist zwischen dem ersten Verteiler 10 und dem zweiten Verteiler 29 ein zweiter Block 31 ausgebildet. Der erste und der zweite Block 30, 31 sind vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet und stellen Gehäuse dar, in denen beispielsweise optional Sicherungen, Relais oder weitere elektrische Bauelemente oder Schaltungen angeordnet sein können. Zudem können die Sicherungen, Relais, elektrischen Bauelemente und elektrischen Schaltungen mit dem oder den Verteiler(n) 10, 29 elektrisch verbunden sein. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann eine der zwei Leitungen beispielsweise als Masseleitung und die andere Leitung als positive Versorgungsleitung dienen. Weiterhin kann beispielsweise in der Verteilerbox eine Gleichstromwandlerbox 32 vorgesehen sein. In 9 sind die Abschirmkontakte zur vereinfachten Darstellung nicht gezeigt. Zudem weist jede Verteilerbox mehrere Leitungen und/oder Stecker auf, die in den Figuren nicht dargestellt. Zudem sind in den Figuren nicht die vier Seitenwände, der Boden und der Deckel dargestellt, die eine beispielsweise gegen Feuchtigkeit abgeschlossene Verteilerbox aufweist.
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10 zeigt eine schematische Schnittdarstellung der 9.
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11 zeigt ein einer perspektivischen Darstellung eine weitere Ausführungsform, bei der zwei Öffnungen 19, 35 nebeneinander in der Wand 1 der Verteilerbox ausgebildet sind und in jeder Öffnung 19, 35 eine Tülle 2, 27 bzw. Aufnahme eingesteckt ist. Die zwei Öffnungen 19, 35 sind in Form von länglichen Schlitzen in die Wand 1 eingebracht, wobei ein unterer Endbereich beispielsweise abgerundet ausgebildet ist. Die Öffnungen 19, 35 sind bis zum oberen Rand 15 der Wand 1 geführt. Die Tüllen 2, 27 dichten vorzugsweise sowohl gegenüber der Wand 1 als auch gegenüber der elektrischen Leitung gegen Feuchtigkeit ab. Wird während des Betriebs eine elektrische Leitung beschädigt, so kann mit Hilfe der Sollbruchstelle 12 der Kontaktbereich 11 des Verteilers 10 abgebrochen werden und anschließend eine neue elektrische Leitung, beispielsweise mit Hilfe eines Ringkabelschuhs über eine Schraubverbindung mit dem Gewinde 17 elektrisch und mechanisch verbunden werden.
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Abhängig von der gewählten Ausführungsform können zwischen den Enden eines Verteilers Schaltmittel vorgesehen sein, die abhängig von einer Ansteuerung eine leitende Verbindung der Anschlüsse des Verteilers schalten oder unterbrechen.
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Der Verteiler kann in Form eines Stanzgitterteils aus einem elektrisch leitenden Blech hergestellt sein.
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Die Abschirmung 6 ist beispielsweise in Form eines Geflechtschirms ausgebildet.
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Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann der Abschirmkontakt 8 oder wenigstens Teile zur Kontaktierung der Abschirmung 6 des Abschirmkontakts 8 in der geschäumten Tülle angeordnet sein.
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Aufgrund der beschriebenen Anordnung ist das Vorsehen von Steckern nicht erforderlich. Dadurch werden sowohl die Kosten für die Verteilerbox reduziert, als auch ein einfacheres Herstellungsverfahren ermöglicht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wand
- 2
- Tülle
- 3
- Leitung
- 4
- Leiter
- 5
- erste Isolierung
- 6
- Abschirmung
- 7
- zweite Isolierung
- 8
- Abschirmkontakt
- 9
- Endstück
- 10
- Verteiler
- 11
- Kontaktbereich
- 12
- Sollbruchstelle
- 13
- Hülse
- 14
- Leitungsabschnitt
- 15
- Rand
- 16
- zweite Hülse
- 17
- Gewinde
- 18
- zweiter Abschirmkontakt
- 19
- Öffnung
- 20
- Material
- 21
- erste Innenfläche
- 22
- zweite Innenfläche
- 23
- dritter Abschirmkontakt
- 24
- erster Arm
- 25
- zweiter Arm
- 26
- Bodenfläche
- 27
- zweite Tülle
- 28
- zweite Leitung
- 29
- zweiter Verteiler
- 30
- erster Block
- 31
- zweiter Block
- 32
- Gleichstromwandlerbox
- 35
- zweite Öffnung
- 40
- Innenfläche
