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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Kontaktsystem, umfassend wenigstens einen Gegenkontakt, insbesondere eine elektrisch leitfähige Kontaktschiene, und wenigstens einen elektrisch leitfähigen Kontaktstift. Der Kontaktstift ist ausgebildet, in einem Durchbruch des Gegenkontakts senkrecht zu einer flachen Erstreckung des Gegenkontakts eingepresst zu werden, und den Gegenkontakt im Bereich des Durchbruchs, insbesondere unter Erzeugung einer gasdichten Verbindung, elektrisch zu kontaktieren.
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Bei Kontaktsystemen, bei denen zwei elektrisch leitfähige Fügepartner mittels Pressen zusammengefügt werden, besteht das Problem, dass viele dieser Verbindungen durch Vibrationen, oder andere Bewegungseinflüsse wenigstens teilweise gelöst werden können, und so eine Qualität der elektrischen Verbindung beeinträchtigt werden kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß weist die Kontaktschiene im Bereich des Durchbruchs einen mit wenigstens einer Querkomponente zur flachen Erstreckung des Gegenkontakts, insbesondere der Kontaktschiene, abgewinkelten Abschnitt auf. Der abgewinkelte Abschnitt ist ausgebildet, ein mechanisches Nachlassen einer Presskraft des Gegenkontakts auf wenigstens einen Längsabschnitt des Kontaktstiftes im Bereich des Durchbruchs zu reduzieren, oder zu verhindern.
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Es wurde nämlich erkannt, dass durch einen solchen abgewinkelten Abschnitt ein Nachgeben eines Materials des Gegenkontakts im Bereich des Durchbruchs verhindert werden kann.
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Der Gegenkontakt ist bevorzugt durch ein Blech, insbesondere Metallblech gebildet. Der Durchbruch ist bevorzugt in dem Metallblech ausgebildet. Bevorzugt ist der Gegenkontakt durch eine Kontaktschiene gebildet, welche wenigstens einen Durchbruch zum Verbinden mit einem Kontaktstift aufweist. Bevorzugt sind an die Kontaktschiene wenigstens eine Lasche, insbesondere Blechlasche angeformt, wobei der Durchbruch in der Lasche ausgebildet ist.
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Das Metallblech ist bevorzugt ein Kupferblech oder Aluminiumblech. Das Kupferblech ist bevorzugt aus einem Kupfer mit einer Zugfestigkeit von wenigstens 360 Megapascal gebildet. Der Gegenkontakt ist bevorzugt durch ein Kupferblech mit einer Zugfestigkeit von 240 bis 300 Megapascal gebildet. Das Kupferblech ist bevorzugt durch elektrolytisch erzeugtes Reinkupfer mit einem Kupferanteil von mehr als 99,95 Prozent gebildet. Als weiteren Bestandteil kann das Kupferblech bis zu 0,003 Prozent Phosphor aufweisen.
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Bevorzugt ist das Material des Kontaktstiftes härter ausgebildet als das Material des Gegenkontaktes. Dadurch kann das Material des Gegenkontaktes durch den Kontaktstift im bereich des Durchbruchs plastisch verformt werden und eine Kaltschweißverbindung erzeugt werden.
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Durch das so bewirkte Verhindern oder Reduzieren des Nachgebens des Kontaktschienenmaterials kann vorteilhaft ein Ausbauchen, insbesondere ein Erweitern des Durchbruchdurchmessers durch das Nachgeben des Materials verhindert werden, wobei das Ausbauchen einen Verlust des elektrischen Kontaktes zwischen dem Kontaktstift und der Kontaktschiene im Bereich des Durchbruchs zur Folge hat.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der abgewinkelte Abschnitt durch wenigstens einen Teil einer Rinne in der Kontaktschiene gebildet. Die Rinne kann beispielsweise mittels eines Stanzwerkzeuges, oder durch Fräsen in der Kontaktschiene gebildet sein.
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Es wurde nämlich erkannt, dass durch das Ausbilden der Rinne im Vergleich zu einem bloßen Abwinkeln die Länge von einem Ende des Durchbruchs bis zu einem Kontaktschienenrand bereits bei einem Zweifachen einer Materialdicke der Kontaktschiene im Bereich des Durchbruchs ausreichend ist, wohingegen im Falle einer Abwinklung, bedingt durch das Umfalzen und Erzeugen des Winkels, wenigstens das Dreifache einer Materialdicke der Kontaktschiene vom Rand des Durchbruchs als Abstand bis zum Beginn des abgewinkelten Bereiches eingehalten werden muss, damit der Durchbruch, insbesondere die Kontaktschiene im Bereich des Durchbruchs, nicht nachteilig deformiert wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Kontaktsystems ist der abgewinkelte Abschnitt durch einen insbesondere rechtwinklig abgewinkelten Randabschnitt der Kontaktschiene gebildet. In dieser Ausführungsform kann mittels des abgewinkelten Randabschnitts beispielsweise ein Anschlag der Kontaktschiene gebildet sein, welcher beispielsweise gegen ein Bauteil, insbesondere eine Gehäusewand eines die Kontaktschiene aufnehmenden Gehäuses, abstützen kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Kontaktsystems ist der Durchbruch im Bereich einer an die Kontaktschiene angeformten Lasche ausgebildet. Weiter bevorzugt weist die Kontaktschiene wenigstens zwei, entlang einer Kontaktschienenlängserstreckung zueinander beabstandete Laschen auf, welche sich jeweils quer zur Längserstreckung der Kontaktschiene abweisend erstrecken. Mittels der Laschen können vorteilhaft – bevorzugt zueinander elektrisch parallel geschaltete – Kontaktierungen der Kontaktschiene zu Kontaktstiften hin gebildet sein. Die Kontaktstifte sind bevorzugt elektrisch miteinander verbunden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich der abgewinkelte Abschnitt parallel zu einer Kante des Durchbruchs. So kann vorteilhaft die Kante des Durchbruchs durch den abgewinkelten Abschnitt gestärkt sein, insbesondere gegen ein Ausbauchen gestärkt sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Kontaktsystems sind der Querschnitt des Stiftes und der Durchbruch jeweils rechteckförmig ausgebildet. Weiter bevorzugt weist der Kontaktstift Aussparungen auf, sodass bei dem Kontaktstift im Bereich eines Endabschnittes, welcher zum Pressverbinden mit dem Durchbruch ausgebildet ist, Gabelzinken ausgebildet sind.
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Der Kontaktstift weist bevorzugt an dem zuvor beschriebenen Endabschnitt wenigstens zwei Gabelzinken auf, bevorzugt wenigstens drei, oder wenigstens vier Gabelzinken. Dadurch kann vorteilhaft eine große Presskraft beim Einpressen des Kontaktstiftes in die Aussparung erzeugt werden.
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Durch die gabelförmige Ausbildung des Endabschnitts des Kontaktstiftes können beim Einpressen vorteilhaft für jede Gabelzinke vier Ecken des Kontaktstiftes in die Kontaktschiene einpressen. So ist vorteilhaft ein zusätzlicher Formschluss erzeugt, welcher ein Lösen der mechanischen, und so auch der elektrischen Verbindung zwischen dem Kontaktstift und der Kontaktschiene erschwert.
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Der Kontaktstift kann im Bereich des zum Kontaktieren der Kontaktschiene ausgebildeten Endabschnitts anstelle der Aussparungen, welche die zuvor erwähnten Zinken ausbilden, Vertiefungen aufweisen, sodass die zuvor erwähnten Ecken im Bereich des Endabschnitts ausgebildet sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Kontaktsystems ist ein elektrischer Kontakt zwischen dem Kontaktstift und dem Durchbruch an einander gegenüberliegenden Innenseiten des Durchbruchs ausgebildet. So kann vorteilhaft eine große Kontaktfläche zum Erzeugen des elektrischen Kontakts gebildet sein.
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Weiter bevorzugt ist der Durchbruch in seiner Längserstreckung länger ausgebildet, als eine Längserstreckung des Querschnitts des Kontaktstifts. So kann vorteilhaft ein Toleranzausgleich in der Längserstreckung des Durchbruchs gebildet sein, sodass im Falle eines versetzten Einsteckens des Kontaktstiftes in der Längserstreckung des Durchbruchs der Kontaktstift und/oder die Kontaktschiene, insbesondere die zuvor erwähnte Lasche, in welcher der Durchbruch ausgebildet ist, nicht verbogen werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist durch die Pressverbindung eine stoffschlüssige Kaltschweißverbindung erzeugt. Bevorzugt weist der Kontaktstift im Bereich des zum Verbinden mit der Kontaktschiene ausgebildeten Endabschnitts eine größere Querabmessung im Querschnitt auf, als der Durchbruch in seiner Querabmessung. So kann der Kontaktstift die Kontaktschiene im Bereich des Durchbruchs plastisch eindrückend verformen. Die Rinne, oder der abgewinkelte Abschnitt bewirken dabei vorteilhaft eine Versteifung der Kontaktschiene im Bereich der längsgestreckten Durchbruchkante, sodass ein Ausbauchen der Kontaktschiene im Bereich des Durchbruchs verhindert werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Kontaktsystems ist der Durchbruch längsgestreckt ausgebildet, und im Bereich von zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Längserstreckung ist jeweils ein abgewinkelter Bereich ausgebildet. Weiter bevorzugt ist an den zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Längserstreckung des Durchbruchs jeweils eine Rinne ausgebildet. So kann vorteilhaft ein Ausbauchen der sich längs erstreckenden Kanten des Durchbruchs verhindert werden.
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Die Erfindung betrifft auch einen elektrischen Energiespeicher mit einem Kontaktsystem der vorbeschriebenen Art. Der Energiespeicher umfasst wenigstens einen Kondensator, insbesondere Wickelkondensator oder wenigstens einen Akkumulator. Ein elektrischer Anschluss des Energiespeichers ist mit einer Anschlussschiene, insbesondere Anschlussblech elektrisch verbunden und an die Anschlussschiene sind wenigstens ein, bevorzugt wenigstens zwei Kontaktstifte der vorbeschriebenen Art angeformt. Die Kontaktschiene weist für jeden Kontaktstift einen Durchbruch auf, wobei die Kontaktstifte jeweils in dem Durchbruch mit der Kontaktschiene pressverbunden sind.
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Die Erfindung wird nun im Folgenden anhand von Figuren und weiteren Ausführungsbeispielen erläutert. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Ansprüche und den in den Figuren beschriebenen Merkmalen.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Kontaktsystem mit einem Gegenkontakt, welcher als eine an eine Kontaktschiene angeformte Lasche ausgebildet ist;
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2 zeigt das in 1 dargestellte Kontaktsystem in einer Aufsicht, in der eine plastische Verformung der Kontaktschiene im bereich des Durchbruchs, bewirkt beim Einpressen des Kontaktstiftes in den Durchbruch dargestellt ist;
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3 zeigt eine Variante einer Lasche als Gegenkontakt, bei der ein Durchbruch durch zwei den Durchbuch flankierende Rinnen vor einem Ausbauchen geschützt ist;
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4 zeigt eine Kontaktschiene mit drei angeformten Laschen, in denen jeweils ein Durchbruch ausgebildet ist, und eine Anschlussschiene mit angeformten Kontaktstiften, welche Bestandteil eines elektrischen Energiespeichers sein kann.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Kontaktsystem 1. Das Kontaktsystem 1 weist eine Kontaktschiene 3 auf, welche sich flach erstreckt und in diesem Ausführungsbeispiel durch ein Metallblech, insbesondere Kupferblech gebildet ist. Die Kontaktschiene 3 weist eine an die Kontaktschiene 3 angeformte Lasche 5 auf, wobei im Bereich einer Anformung der Lasche 5 an die Kontaktschiene 3 zwei Aussparungen 18 und 21 ausgebildet sind, durch die eine Querabmessung der Lasche 5 im Bereich der Anbindung an die Kontaktschiene 3 verjüngt ist. Dadurch kann die Lasche 5 entlang einer Schwenkachse 33 federn.
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Das Kontaktsystem 1 umfasst auch einen Kontaktstift 10. Der Kontaktstift 10 weist in diesem Ausführungsbeispiel zwei quer zu seiner Längserstreckung abweisende Einpressschultern 24 und 26 auf. Der Kontaktstift 10 weist einen Endabschnitt 23 auf, welcher einen Längsabschnitt des Kontaktstiftes 10 bildet und zum Einpressen in einen Durchbruch 7 der Kontaktschiene 3, insbesondere in der Lasche 5, ausgebildet ist. Der Kontaktstift 10 weist dazu im Bereich des Endabschnitts drei Gabelzinken, nämlich die Gabelzinke 12, die Gabelzinke 14 und die Gabelzinke 16 auf. Die Gabelzinken 12 und 14 sind durch eine Aussparung 13 voneinander getrennt.
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Die Gabelzinken 14 und 16 sind jeweils durch eine Aussparung 15 voneinander getrennt. Der Kontaktstift 10 ist ausgebildet, quer zu einer flachen Erstreckung der Kontaktschiene 3, und auch zu einer flachen Erstreckung der Lasche 5, in den Durchbruch 7 eingepresst zu werden, und die Lasche 5 im Bereich des Durchbruchs so elektrisch zu kontaktieren. Der Durchbruch 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel längsgestreckt ausgebildet. Dargestellt ist eine Längsachse 20 der Längserstreckung des Durchbruchs 7. Der Durchbruch 7 weist eine Kante 50 auf, wobei die Kante 50 entlang der Längserstreckung des Durchbruchs 7 ausgebildet ist. Die Kante 50 bildet einen Teil eines Randes des Durchbruchs 7 in der Lasche 5. Die Lasche 5 weist auch eine – beispielsweise durch Einprägen erzeugte – Rinne 9 auf.
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Die Rinne 9 ist in diesem Ausführungsbeispiel U-förmig ausgebildet, wobei ein U-Schenkel der Rinne 9 einen abgewinkelten Abschnitt 8 bildet, welcher sich mit einer Querkomponente zu einer flachen Erstreckung der Lasche 5 erstreckt. Die Rinne 9 weist eine Breitenabmessung 32 auf, wobei die Rinne 9, insbesondere mit ihrer Längserstreckung, mit einem Abstand 38 zu dem Durchbruch 7, insbesondere der Kante 50, beabstandet verläuft.
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Wenn der Kontaktstift 10 mit dem Endabschnitt 23 in den Durchbruch 7 eingepresst worden ist, so ist zwischen den Gabelzinken 12, 14 und 16 und der Wand des Durchbruchs 7 eine Kaltschweißverbindung erzeugt. Dies ist im Detail in 2 in einer Aufsicht näher dargestellt. Das mittels der Aussparungen 18 und 21 gebildete Schwenkgelenk kann die elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktstift 10 und der Lasche 5 mechanisch federnd entlasten.
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Der Kontaktstift weist zwei Aussparungen 17 und 19 auf, so dass der zum Einführen in den Durchbruch 7 ausgebildete Endabschnitt 23 um eine Schwenkachse 22 federnd schwenken kann und die elektrische Kontaktierung im Bereich des Durchbruchs 7 so vor mechanischen Belastungen geschützt ist.
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2 zeigt die in 1 bereits dargestellten Gabelzinken 12, 14 und 16 des Kontaktstiftes 10, welche in den Durchbruch 7 der Lasche 5 eingepresst worden sind. Der Durchbruch 7, welcher rechteckig ausgebildet ist, weist eine Querabmessung 28 auf, welche quer zur Längserstreckung 20 des Durchbruchs verläuft. Der Kontaktstift 10, insbesondere die Gabelzinken 12, 14 und 16 im Bereich des in 1 dargestellten Endabschnitts 23, weisen eine Querabmessung 30 auf, welche größer ist als die Querabmessung 28 des Durchbruchs. Dadurch wird die Kante 50 des Durchbruchs 7 im Bereich des Einpressens des Kontaktstifts 10 in die Lasche 5 plastisch verformt. Die Gabelzinken 12, 14 und 16 erzeugen jeweils im Bereich des Durchbruchs 7, insbesondere an der Durchbruchwand des Durchbruchs 7 eine Kaltschweißverbindung. Die Gabelzinken 12, 14 und 16 sind so mit der Lasche 5 der Kontaktschiene 3 stoffschlüssig verbunden.
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Eine Längsabmessung 27 des Durchbruchs 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel größer als eine Breitenabmessung 29 des Kontaktstiftes 10 im Bereich des Endabschnitts 23. So kann vorteilhaft ein Toleranzausgleich gebildet sein, sodass weder der Kontaktstift 10, noch die Lasche 5 bei einem entlang der Längsachse 20 versetzten Einführen des Endabschnitts 23 in den Durchbruch 7 verbogen werden können.
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Mittels der Ausbildung des Endabschnitts 23 als Gabelzinken sind mit jeder Aussparung der in 1 dargestellten Aussparungen 13, beziehungsweise 15 vier zusätzliche Ecken gebildet, welche den Kontaktstift 10 in dem Durchbruch 7 formschlüssig sichern können.
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3 zeigt eine Variante für eine Lasche 6, welche zusätzlich oder anstelle der Lasche 5 an die Kontaktschiene 3 in 1 angeformt sein kann. Die Lasche 6 weist einen Durchbruch 40 auf, wobei eine Längserstreckung des Durchbruchs 40 entlang einer Längsachse 27 verläuft. Die Lasche 6 weist zwei zur Längserstreckung des Durchbruchs 40, insbesondere der Längsachse 27 parallel verlaufende Rinnen 34 und 36 auf. Die Rinnen 34 und 36 schließen den Durchbruch 40 zwischeneinander ein. Die Rinnen 34 und 36 sind beispielsweise durch Einprägen, insbesondere einer Prägekante, in die Lasche 6 erzeugt. Die Lasche 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch ein Blech, insbesondere ein Metallblech gebildet. Das Metallblech ist beispielsweise durch ein Kupferblech, ein Aluminiumblech, oder ein Stahlblech gebildet. Der Durchbruch 40 ist rechteckförmig ausgebildet, wobei zwei einander gegenüberliegende, entlang der Längserstreckung verlaufende Kanten 52 und 54 des Durchbruchs 40 vorteilhaft mittels der Rinnen 34, beziehungsweise 36 vor einem Ausbauchen während oder nach einem Einpressen des Kontaktstifts 10 in den Durchbruch 40 geschützt sind. Die Rinne 36 erstreckt sich von der Kante 54 parallel zur Kante 54 beabstandet. Die Rinne 34 erstreckt sich parallel beabstandet zur Kante 52.
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Die Lasche 6 weist zwei Aussparungen 35 und 37 auf, welche sich entlang der Längsachse 27 vom Durchbruch 40 beabstandet, jeweils von einer Außenkante der Lasche 6 quer zur Längsachse 27 und somit quer zur Längserstreckung des Durchbruchs 40 nach innen erstrecken. Die Lasche 6 kann so im Bereich der Aussparungen 35 und 37 quer zur Längsachse 27 federnd schwenken.
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4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Kontaktschiene 4, an die drei Laschen angeformt sind, welche jeweils wie die Lasche 5 in 1 ausgebildet sind.
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Dargestellt ist auch eine Anschlussschiene 60, an die drei jeweils zu einer Längserstreckung der Anschlussschiene 60 quer abweisende Kontaktstifte 62, 64 und 66 angeformt sind. Die Anschlussschiene 60 ist in diesem Ausführungsbeispiel als ein sich flach erstreckendes Blech ausgebildet.
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Die Anschlussschiene kann beispielsweise einen elektrischen Anschluss für wenigstens einen, oder wenigstens zwei Energiespeicher bilden, welche mit einem elektrischen Anschluss mit der Anschlussschiene verbunden sind. Dargestellt sind die Energiespeicher 68, 69 und 70, beispielsweise Wickelkondensatoren.
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Die elektrischen Anschlüsse der Energiespeicher 68, 69 und 70 sind beispielsweise durch eine Schoop-Schicht 71 eines Wickelkondensators gebildet. Die Anschlussschiene 60 ist beispielsweise mit der Schoop-Schicht der Energiespeicher 68, 69 und 70 punktverschweißt. Die Energiespeicher 68, 69 und 70 können für jeden elektrischen Anschluss, insbesondere einen positiven elektrischen Anschluss und einen negativen elektrischen Anschluss, eine Anschlussschiene wie die Anschlussschiene 60 aufweisen. Die Energiespeicher können so gemeinsam mit den zwei Anschlussschienen wie die Anschlussschiene 60 ein Steckmodul ausbilden, welches mit den an die Anschlussschienen angeformten Kontaktstiften wie die Kontaktstifte 62, 64 und 66 in eine Kontaktschiene, insbesondere in Durchbrüche der Kontaktschiene eingepresst werden kann. Die Kontaktstifte 62, 64 und 66 weisen in diesem Ausführungsbeispiel jeweils zwei Gabelzinken auf.
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5 zeigt eine Lasche, insbesondere Blechlasche, die an eine Kontaktschiene 3 angeformt ist. Die Lasche 75 weist einen Durchbruch 7 auf. Ein Endabschnitt 80 der Lasche 75, der von dem Durchbruch 7 beabstandet ist, ist abgewinkelt. Eine Längserstreckung des Durchbruchs 7 und eine Längserstreckung des abgewinkelten Abschnitts verlaufen parallel zueinander.
