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Die Verbindung betrifft eine elektrische Steckerverbindung für elektrische Geräte grundsätzlich jedweder Art und insbesondere für elektrische Fahrzeugkomponenten wie beispielsweise das Steuergerät eine Fahrzeug-Klimaanlage.
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Elektrische Geräte wie beispielsweise Bedieneinheiten für Fahrzeugkomponenten (Klimaanlagen-Steuergeräte, Navigationsgeräte, Radio, Infotainment-Systeme oder allgemein Mensch-Maschine-Interface-Konzepte) werden über elektrische Steckerverbindungen signaltechnisch verbunden oder auch mit elektrischer Energie versorgt. Dabei ist man aus Kostengründen daran interessiert, die elektrischen Steckerverbindungen so einfach wie möglich zu konzipieren. Dies gilt sowohl für die Konstruktion der Steckerverbindungselemente selbst als auch für deren Montagefreundlichkeit.
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Elektrische Geräte der vorstehend genannten Arten verfügen im Regelfall über elektrische Schaltungen, die auf Platinen realisiert sind. Die elektrische Verbindung der Platine nach außen erfolgt beispielsweise durch Steckerverbindungen, die korrespondierende Steckerverbindungsteile wie beispielsweise Anschlussstifte und Anschlussbuchsen umfassen. Es ist bekannt, eine dieser beiden Steckerverbindungskomponenten direkt auf der Platine anzuordnen und dort elektrisch und mechanisch zur verbinden. Diesbezüglich existieren SMDtaugliche Steckerverbinder, die eine Vielzahl von Verbinderanschlusselementen aufweisen, welche in einer Reihe oder in mehreren Reihen übereinander angeordnet sind. Diese bekannten Verbinderanschlusselemente verfügen aus Gründen der besseren Handhabung und der Halterung der einzelnen Verbinderanschlusselemente über im Regelfall längliche Haltekörper aus Kunststoff, mit dem die Verbinderanschlusselemente umspritzt sind. Die Verbinderanschlusselemente weisen von ihrem Haltekörper abstehende Lötstifte auf, die beispielsweise gekröpft oder abgewinkelt sind, um mit Lötstift-Anschlussfeldern der Platine verlötet zu werden.
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Je nach Anzahl der Verbinderanschlusselemente wirkt auf diese beim Zusammenstecken der Steckerverbindung oder auch bei deren Trennung eine beträchtliche Schub- bzw. Zugkraft ein, die die Lötstift-Verbindungen zur Platine beeinträchtigen können.
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DE 197 42 387 A1 zeigt eine mehrreihige elektrische Steckerverbindung mit Verbinderanschlusselementen, die SMT Lötstifte aufweisen, welche in einem länglichen Haltekörper gehalten sind. Ferner offenbart diese Schrift eine Platine mit Lötstift-Anschlussfeldern und ein Gehäuseteil, welches sich über den Haltekörper erstreckt und mit Hilfe von Einpresszapfen mit der Platine verbunden ist. Das Gehäuseteil weist ferner eine Aussparung auf, in die der Haltekörper zur formschlüssigen Verbindung mit dem Gehäuseteil zumindest teilweise eingetaucht ist.
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EP 0 342 873 A2 beschreibt ebenfalls eine elektrische Steckerverbindung mit Verbinderanschlusselementen, deren Lötstifte auf Lötstift-Anschlussfeldern einer Platine liegen und mit diesen verlötet sind. Die Verbinderanschlusselemente sind an einem Haltekörper kraft- oder form- oder stoffschlüssig gehalten.
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Schließlich ist in
US 5 482 474 A eine elektrische Steckerverbindung mit zwei Aussparungen in einer Platine beschrieben, die sich als Durchgangsöffnungen von der einen Hauptseite der Platine zu ihrer anderen Hauptseite erstrecken, wobei die elektrische Steckerverbindung ferner zwei längliche Haltekörper aufweist, die sich auf der jeweiligen Hauptseite der Platine befinden und beidseitig der Platine bis in die Durchgangsöffnungen formschlüssig hineinragen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Steckerverbinder-Konzept vorzuschlagen, das insbesondere bezüglich des Materialeinsatzes und des Montageaufwandes kostengünstig und vorzugsweise SMD-tauglich ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine elektrische Steckerverbindung vorgeschlagen, die versehen ist mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Einzelne Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Nachdem erfindungsgemäßen Ansatz ist zur Verbesserung der Zug- und Druckentlastung der mechanischen und elektrischen Verbindung der Lötstifte der Verbinderanschlusselemente mit den Anschlussfeldern der Platine vorgesehen, den Haltekörper formschlüssig und damit kraftschlüssig mit der Platine und/oder einem Gehäuseteil, das sich über den Haltekörper erstreckt zu verbinden. Bei einem derartigen Gehäuseteil kann es sich beispielsweise um das Gehäuse oder einen Teil des Gehäuses eines elektrischen Gerätes handeln, bei dem die erfindungsgemäße elektrische Steckerverbindung eingesetzt wird. Die form- und damit kraftschlüssige Verbindung des Haltekörpers mit der Platine bzw. mit dem Gehäuse wirkt in derjenigen Richtung, in der die Lötstifte von dem Haltekörper abstehen. Anders ausgedrückt wirkt die formschlüssige Verbindung in derjenigen Richtung, in der auf die Lötstifte beim Verbinden der Verbinderanschlusselemente mit korrespondierenden Gegenanschlusselementen und/oder beim Lösen der korrespondierenden Gegenanschlusselemente von den Verbinderanschlusselementen Kräfte einwirken. Diese formschlüssige Verbindung lässt sich auf denkbar einfache Weise dadurch realisieren, dass in der Platine und/oder in dem Gehäuseteil eine Aussparung ausgebildet ist, in die der Haltekörper im Bezug auf die beim Verbinden und beim Lösen der Verbinderanschlusselemente wirkenden Kraftkomponenten spielfrei eintaucht.
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Bei der Aussparung in der Platine kann es sich beispielsweise um eine Durchgangsöffnung in der Platine handeln, die die beiden Hauptseiten der Platine miteinander verbindet. Alternativ kann die Aussparung in der Platine und/oder dem Gehäuseteil auch als Vertiefung ausgebildet sein. Die Aussparung kann allseitig geschlossen aber auch beispielsweise zum Rand der Platine oder des Gehäuseteils hin offen ausgebildet sein.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Platine auf ihren beiden Hauptseiten jeweils ein länglichen Haltekörper mit einer Vielzahl von Verbinderanschlusselementen aufweist, wobei die beiden Haltekörper beidseitig der Platine in Durchgangsöffnung formschlüssig hineinragen. Auf diese Weise könnte man also eine zweireihige oder mehr elektrische Steckerverbindung schaffen, wobei sich die Platine parallel zu den beiden Verbinderanschlusselement-Ebenen erstreckt.
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Ganz grundsätzlich sei an dieser Stelle erwähnt, dass sich die erfindungsgemä-ße elektrische Steckerverbindung insbesondere für randseitig positionierte elektrische Verbinder einer Platine eignet. Dabei können die Verbinderanschlusselemente als Steckerstifte oder als Steckerbuchsen ausgebildet sein. Hierbei kann ferner vorgesehen sein, dass die Steckerstifte oder die Steckerbuchsen in dem Haltekörper angeordnet sind oder von diesem abstehen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die nebeneinander angeordneten Verbinderanschlusselemente der der Platine nächstbenachbarten untersten Reihe von Verbinderanschlusselementen eine gemeinsame Erstreckungsebene definieren und dass sich der Haltekörper zumindest in seinem der Platine zugewandten und/oder abgewandten Bereich über die Erstreckungsebene hinaus erstreckt. Zweckmäßig ist es also, wenn der Haltekörper gegenüber der von seinen Verbinderanschlusselementen aufgespannten Ebene vorspringende Außenseiten aufweist, die Verbinderanschlusselemente also nicht sozusagen in der Außenseite des Haltekörpers angeordnet sind.
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Die Lötstifte der Verbinderanschlusselemente können beispielsweise abgewinkelt sein, so dass sie mit Lötstift-Anschlussfeldern um Durchgangsbohrungen in der Platine verlötet werden können. Auch bei derartigen abgewinkelten Lötstiften wird durch das erfindungsgemäße Konzept der formschlüssigen Verbindung des Haltekörpers mit der Platine bzw. einem Gehäuseteil eine verbesserte Zugentlastung für die Lötstift-Verbindungen zu den Anschlussfeldern hin geschaffen. Besonders einfach aber lässt sich das erfindungsgemäße Konzept bei Lötstiften realisieren, die von dem Haltekörper abstehen, ohne dass ihre Enden abgewinkelt sind, womit also diese Lötstifte im Wesentlichen gradlinig verlaufen, eine Kröpfung, d.h. eine paarweise gegensinnige Abwinkelung der Lötstifte jedoch noch zulässig ist. Bei derartigen Lötstiften erfolgt die Verlötung mit den Anschlussfeldern dergestalt, dass die Lötstifte auf den Anschlussfeldern aufliegen. Gerade bei derartigen löttechnischen Verbindungen kommt es auf eine Sicherung des Haltekörpers gegen Schub- bzw. Scherkraftbelastungen beim Herstellen und Lösen der elektrischen Verbindung durch mechanisches Verbinden und Lösen der korrespondierenden Steckerverbindungsteile an. Gerade dies wird durch den erfindungsgemäßen Vorschlag mit Vorteil und insbesondere kostengünstig erreicht.
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Die Verbinderanschlusselemente können beispielsweise in das Material, aus dem der Haltekörper besteht, eingebettet sein. Der Haltekörper wird zweckmäßigerweise spritzgusstechnisch hergestellt, wobei die Verbinderanschlusselemente bereichsweise von dem Material des Haltekörpers umschlossen sind. Alternativ wäre es auch möglich, den Haltekörper zweiteilig auszugestalten, wobei die Trennungsebene in der Erstreckungsebene der nebeneinander angeordneten Verbinderanschlusselemente verläuft. Wenn der Haltekörper mehrere übereinander angeordnete Reihen von Verbinderanschlusselementen trägt, so kann er auch mehr als zwei Teile umfassen, wobei die Trennebenen zwischen benachbarten Haltekörperteilen vorteilhafter Weise in Höhe der Erstreckungsebenen der einzelnen Reihen von benachbarten Verbinderanschlusselementen verläuft.
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Durch Über- bzw. Aufeinanderanordnung (Stapeln) mehrerer Steckerteile (Haltekörper) können zudem mehrreihige Steckerkonzepte realisiert werden. Desweiteren können die Haltekörper der Steckerteile, bei denen es sich grundsätzlich um (Spritzguss-)Formteile handelt, mit Verrastungen versehen sein, um eine gegenseitige Montagehalterung zu erzeugen. Somit kann z. B. eine beidseitig einer Platine erfolgende Steckermontage hinsichtlich eines Überkopflötens gesichert sein (zusätzlicher Kraftschluss).
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Grundsätzlich ist es ferner vorteilhaft, wenn die Verbinderanschlusselemente in dem Haltekörper kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssig gehalten sind.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand dreier Ausführungsbeispiele sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen dabei:
- 1 eine perspektivische Ansicht auf eine grundsätzlich bekannte Steckerstiftleiste, wie sie für die SMD-Bestückung von Platinen verwendet wird,
- 2 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Steckverbinder-Konzepts,
- 3 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Steckverbinder-Konzepts und,
- 4 und 5 zwei Darstellungen eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Steckerverbinder-Konzepts, wobei 5 eine Schnittansicht entlang der Linie V-V der 4 zeigt.
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In 1 ist eine handelsübliche Steckerstiftleiste 1 wiedergegeben, die einen langgestreckten, leistenförmigen Haltekörper 2 aus beispielsweise Kunststoff aufweist, durch den sich eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten in diesem Ausführungsbeispiel stiftförmigen Verbinderanschlusselementen 3 erstrecken. Die Verbinderanschlusselemente 3 weisen zu einer Seite des Haltekörpers 2 abstehende Lötstifte 4 auf, während auf der gegenüberliegenden Seite Steckerstifte 5 abstehen. Diese Steckerstifte 5 wirken mit Steckerbuchsen eines (nicht dargestellten) Gegensteckerverbindungselements zusammen. Die Lötstifte 4 können gekröpft also paarweise gegensinnig abgewinkelt sein, damit sie dann, wenn der Haltekörper 2 auf einer Platine aufliegt, mit ihren Enden auf Lötstift-Anschlussfeldern der Platine aufliegen.
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Eine Verbinderanschlusselement-Leiste, wie sie in 1 gezeigt ist, kann nun erfindungsgemäß zur Herstellung einer zugentlastenden elektrischen Steckerverbindung verwendet werden, wie es nachfolgend anhand der Ausführungsbeispiele der 2 bis 5 näher erläutert wird.
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Gemäß 2 wird eine Verbinderanschlusselement-Leiste 10 in Kombination mit einer Platine 12 verwendet, wobei die Verbinderanschlusselement-Leiste 10 teilweise in eine Aussparung 14 in der Platine 12 eingelassen bzw. eingetaucht ist. Die Verbinderanschlusselement-Leiste 10 weist einen Haltekörper 16 aus beispielsweise einem Kunststoffmaterial auf, wobei der Haltekörper 16 einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist. Durch den Haltekörper 16 hindurch erstrecken sich mehrere Verbinderanschlusselemente 18, die in diesem Ausführungsbeispiel vom Haltekörper 16 abstehende Steckerstifte 20 aufweisen. Während diese Steckerstifte 20 von einer ersten Seite 22 des Haltekörpers abstehen, ragen aus einer gegenüberliegenden zweiten Seite 24 des Haltekörpers 16 gekröpfte Lötstifte 26 ab. Die Enden 28 der Lötstifte 26 liegen auf Lötstift-Anschlussfeldern 30 der Platine 12 auf, wo sie verlötet sind.
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Wie bereits oben erwähnt, ist die Platine 12 mit einer Aussparung 14 versehen, die nahe einem Rand 32 der Platine 12 ausgebildet ist. In die Aussparung 14 ist der untere Bereich 34 des Haltekörpers 16 eingetaucht, der beispielsweise mit Schulterflanschen 36 versehen sein kann, die längs des Randes der Aussparung 14 auf der einen Hauptseite 38 der Platine 12 aufliegen. Es ist aber nicht zwingend erforderlich, dass der Haltekörper 16 die Schulterflansche 36 aufweist. Dies wird nachfolgend noch anhand eines anderen Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Wie anhand von 2 ferner zu erkennen ist, sind die Verbinderanschlusselemente 18 kraftschlüssig innerhalb des Haltekörpers 16 fixiert. Hierzu weisen die Verbinderanschlusselemente 18 innerhalb des Haltekörpers 16 Verformungen (in diesem Ausführungsbeispiel in Form von sickenartigen Verbiegungen) auf, so dass es letztendlich zwischen den Verbinderanschlusselementen 18 und dem Haltekörper 16 zu einem Formschluss kommt. Damit sind die Verbinderanschlusselemente 18 gegen Kräfte in Richtung des Doppelpfeils 40 der 2 am Haltekörper 16 gesichert.
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Die Verbinderanschlusselemente 18 sind dann, wenn sie auf die Steckerstifte 20 die Anschlusselemente eines Gegenverbinderteils aufgesteckt bzw. von den Steckerstiften 20 abgezogen wird, Kräften in Richtung des Doppelpfeils 40 ausgesetzt. Ohne eine zugentlastende und damit schubkraftsteife Anordnung der Verbinderanschlusselemente 18 relativ zur Platine 12 könnten die Kräfte zu Beschädigungen an den Lötverbindungen der Lötstifte 26 mit den Anschlussfeldern 30 der Platine 12 führen.
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Erfindungsgemäß wird nun eine schubsteife Verbindung dadurch realisiert, dass der Haltekörper 16, der notwendige Bestandteil der Verbinderanschlusselement-Leiste 10 ist, formschlüssig mit der Platine 12 zusammenwirkt. Dies erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel durch das teilweise Eintauchen des Haltekörpers 16 in die Aussparung 14 der Platine 12. Zusätzlich ist für die schubsteife Verbindung der Verbinderanschlusselemente 18 mit der Platine 12 auch von Vorteil, wenn die Verbinderanschlusselemente 18 kraftschlüssig und damit in Richtung des Doppelpfeils 40 schubsteif mit dem Haltekörper 16 verbunden sind.
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In 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steckerverbindung gezeigt. Soweit die einzelnen Bestandteile des Ausführungsbeispiels gemäß 3 denen des Ausführungsbeispiels gemäß 2 gleichen bzw. funktionsgleich mit diesen sind, sind sie in 3 mit den gleichen Bezugszeichen wie in 2 versehen.
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Ein Unterschied des Ausführungsbeispiels gemäß 3 gegenüber demjenigen nach 2 besteht darin, dass der Haltekörper 16 der Verbinderanschlusselement-Leiste 10' rechteckig und ohne Schulterflansche oder dergleichen Stützflächen ausgebildet ist. Auch sind die Lötstifte 26 im Ausführungsbeispiel gemäß 3 nicht gekröpft. Schließlich besteht ein weiterer Unterschied gemäß 3 gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach 2 darin, dass gemäß 3 zwei Verbinderanschlusselement-Leisten 10' vorgesehen sind, die auf den beiden Hauptflächen 38 der Platine 12 aufliegen und beidseitig in die (wiederum als Durchgang ausgebildete) Aussparung 14 formschlüssig eintauchen. In 3 ist der Fall dargestellt, bei dem die beiden Haltekörper 16 innerhalb der Aussparung 14 aneinander liegen. Dies ist aber nicht notwendigerweise erforderlich. Die beiden Haltekörper 16 könnten auch einen Abstand voneinander aufweisen.
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In den 4 und 5 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Auch hier gilt, dass diejenigen Komponenten, die denen der Ausführungsbeispiele nach den 2 und 3 gleichen, bzw. funktionsähnlich sind, in den 4 und 5 mit den gleichen Bezugszeichen wie in den 2 und 3 gekennzeichnet sind.
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Ein Unterschied des Ausführungsbeispiels nach den 4 und 5 gegenüber denjenigen der 2 und 3 besteht darin, dass die Verbinderanschlusselement-Leiste 10" auf der Platine 12 aufliegt, ohne in eine Aussparung oder dergleichen Vertiefung der Platine 12 eingetaucht zu sein. Die Platine 12 des Ausführungsbeispiels nach den 4 und 5 weist daher keine den Haltekörper 16 der Verbinderanschlusselement-Leiste 10" aufnehmende Aussparung, Vertiefung oder dergleichen auf.
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Die formschlüssige Fixierung des Haltekörpers 16 wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 4 und 5 durch ein Gehäuseteil 42 übernommen, das mit der Platine 12 (beispielsweise durch Verschraubungen oder dergleichen) verbunden ist. Das Gehäuseteil 42 weist auf seiner der Platine 12 zugewandten Innenseite 44 eine Aussparung bzw. Vertiefung 46 auf, die den der Platine 12 abgewandten oberen Bereich des Haltekörpers 16 umschließt. Damit ist der Haltekörper 16 gegen Bewegungen in Folge von in Richtung des Doppelpfeils 40 auf die Verbinderanschlusselemente 18 wirkenden Kräften gesichert.
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In Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach den 4 und 5 ist es auch möglich, dass der Haltekörper an seinem der Platine 12 zugewandten unteren Ende formschlüssig in eine Platinen-Aussparung und an seinem oberen Ende formschlüssig in die Aussparung bzw. Vertiefung 46 eingetaucht ist. Diese „doppelte“ Formschluss-Fixierung des Haltekörpers 16 kann z.B. bei mehrreihigen Verbindungsanschlusselement-Anordnungen und damit relativ hoch bauenden Verbinderanschlusselement-Leisten eingesetzt werden, so dass ein Kippen des Haltekörpers unterbunden werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Steckerstiftleiste
- 2
- Haltekörper der Steckerstiftleiste
- 3
- Verbinderanschlusselemente der Steckerstiftleiste
- 4
- Lötstifte der Verbinderanschlusselemente
- 5
- Steckerstifte
- 10
- Verbinderanschlusselement-Leiste
- 10'
- Verbinderanschlusselement-Leiste
- 10"
- Verbinderanschlusselement-Leiste
- 12
- Platine
- 14
- Aussparung in der Platine
- 16
- Haltekörper der Verbinderanschlusselement-Leiste
- 18
- Verbinderanschlusselemente
- 20
- Steckerstifte der Verbinderanschlusselemente
- 22
- eine Seite des Haltekörpers
- 24
- andere Seite des Haltekörpers
- 26
- Lötstifte der Verbinderanschlusselemente
- 28
- Enden der Lötstifte
- 30
- Lötstift-Anschlussfelder der Platine
- 32
- Rand der Platine
- 34
- unterer Bereich des Haltekörpers
- 36
- Schulterflansche im unteren Bereich
- 38
- Hauptseiten der Platine
- 40
- Schub- und Zugkraftwirkrichtung
- 42
- Gehäuseteil
- 44
- Innenseite des Gehäuseteils
- 46
- Aussparung an der Innenseite des Gehäuseteils
