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Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung für eine elektrische Steckdose.
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Gebäudewände sind mit Steckdosen versehen, die zur Aufnahme eines elektrischen Verbindungssteckers eines elektrischen Geräts dienen, um das elektrische Gerät mit elektrischen Leitern zu verbinden, die in der Gebäudewand untergebracht sind. Meist werden derartige Steckdosen als Unterputzsteckdosen ausgebildet, bei denen der überwiegende Teil in einer Vertiefung der Wand untergebracht ist und lediglich eine Abdeckung von der Wandoberfläche hervorsteht. Dabei wird ein Steckdoseneinsatz in die Wandöffnung oder in eine in die Wand eingelassene Dose eingeschoben. Bei Aufputzsteckdosen wird die Steckdose nicht in eine Öffnung in der Wand eingelassen, sondern an der Oberfläche der Wand befestigt.
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Steckdosen haben einen Steckdoseneinsatz, mit einem Sockelelement, an dem ein Tragrahmen zum Befestigen des Sockelelements an der Wandoberfläche oder an einer Installationsdose angebracht ist. Das Sockelelement ist mit mindestens einem Paar Steckbuchsen zur Aufnahme der beiden Kontaktstifte eines elektrischen Verbindungssteckers versehen. Jedes Paar Steckbuchsen bildet dabei einen Steckplatz für den Verbindungsstecker. An dem Sockelelement wird eine Abdeckung befestigt, die meist in Form eines Kunststoff-Spritzgussteils eine nach außen hin ästhetische Abdeckung schafft und den Steckdoseneinsatz verdeckt. Es ist bekannt, einem Sockelelement mindestens zwei Steckplätze zuzuordnen, so dass das Sockelelement eines Steckdoseneinsatzes mit mindestens vier Steckbuchsen versehen ist. Das Sockelelement verbindet sämtliche Steckbuchsen mit den in der Wand des Gebäudes geführten elektrischen Leitern. Auf diese Weise können mehrere Steckplätze an nur einem Installationsplatz bereitgestellt werden.
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Es ist ferner bekannt, den Steckdoseneinsatz und meist dessen Sockelelement mit zwei Kontaktelementen zu versehen, die jeweils eine der Steckbuchsen bilden. Hierzu ist das Kontaktelement mit einem Federarm versehen, an dessen äußerem, abstehenden Ende die Steckbuchse gebildet ist. Der Federarm ist Teil des Kontaktelements, das mit einem elektrischen Anschlusselement verbindbar ist. Für jedes Kontaktelement ist mindestens ein Anschlusselement vorgesehen. Die Anschlusselemente dienen zur Aufnahme eines elektrischen Leiters und die Kontaktelemente zum Verbinden mit dem elektrischen Verbindungsstecker.
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Die bekannten Kontaktanordnungen sind einstückig ausgebildet, d. h. die Kontaktelemente mit den Federarmen und den Steckbuchsen sind einstückig integraler Bestandteil der Anschlusselemente zum Verbinden mit den elektrischen Leitern.
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Bei diesen Kontaktanordnungen besteht eine Besonderheit darin, dass für verschiedene Verbindungsarten zwischen elektrischem Leiter und Anschlusselement jeweils eine andere Kontaktanordnung vorgesehen sein muss.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine flexible und vielseitig einsetzbare Kontaktanordnung für eine elektrische Steckdose zu schaffen.
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Die erfindungsgemäße Kontaktanordnung ist definiert durch die Merkmale von Patentanspruch 1.
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Demnach sind die Kontaktelemente und die Anschlusselemente jeweils als separate Teile ausgebildet. Das heißt, dass jedes Anschlusselement mit einem Kontaktelement lösbar verbindbar ist. Dadurch können verschiedene Arten von Anschlusselementen mit demselben Kontaktelement verbunden werden. Beispielsweise kann ein Anschlusselement, das als Klemmkontakt zum Einklemmen des Endes eines elektrischen Leiters ausgebildet ist, mit dem elektrischen Kontaktelement verbunden werden und bei Bedarf gegen ein andersartiges Anschlusselement, z. B. mit einem Schraubkontakt für den elektrischen Leiter, ausgetauscht werden. Des Weiteren ist es möglich, das Anschlusselement des ersten Kontaktelements anders auszubilden als das Anschlusselement für das zweite Kontaktelement, während die beiden Kontaktelemente identisch sind. Das Anschlusselement sollte durch eine lösbare Steckverbindung mit dem Kontaktelement verbunden werden können. Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht in einem Messerkontakt, bei dem das Kontaktelement das Messer bildet, auf welches das Anschlusselement klemmend aufgeschoben wird. Selbstverständlich kann auch das Anschlusselement das Messer aufweisen, das in eine Schiebeaufnahme an dem Kontaktelement eingeschoben wird.
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Vorzugsweise sind die Anschlusselemente aus einem anderen Metall gefertigt, als die Kontaktelemente. Zum Beispiel können das Kontaktelement aus elektrisch gut leitendem Kupfer und die Anschlusselemente aus stabilem Stahl zur Erzeugung eines hohen Kontaktdruckes gefertigt sein.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung sind für jedes der beiden Kontaktelemente zwei Anschlusselemente vorgesehen. Dadurch kann ein Kontaktelement doppelt mit derselben Spannung belegt werden, um beispielsweise die Spannung durch das Kontaktelement mit möglichst geringen Spannungsverlusten durchzuschleifen. Typischerweise ist das erste Kontaktelement über das Anschlusselement mit einem Nullleiter verbunden, während das andere Kontaktelement über dessen Anschlusselement mit dem Phasenleiter der Netzspannung verbunden ist. Um den Phasenleiter oder den Nullleiter an dem betreffenden Kontaktelement durchzuschleifen, können also zwei Anschlusselemente nebeneinander mit demselben Kontaktelement verbunden werden. Diese benachbarten Anschlusselemente sind dann also jeweils mit einem Phasenleiter oder jeweils mit einem Nullleiter verbunden.
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Dabei ist es auch möglich und angestrebt, jedes Kontaktelement mit zwei oder gar mehr Federarmen zu versehen, um mit der Kontaktanordnung eine Anschlussmöglichkeit für zwei oder mehr elektrische Verbindungsstecker zu schaffen. Die Federarme benachbarter Kontaktelemente bilden jeweils ein Paar mit einem Paar Steckbuchsen. Jedes Paar Steckbuchsen bildet einen Steckplatz für einen elektrischen Verbindungsstecker. In dem Fall, dass die beiden Kontaktelemente der Kontaktanordnung jeweils zwei Federarme aufweisen, sind also zwei Paare Steckbuchsen und somit zwei Steckplätze für zwei elektrische Verbindungsstecker geschaffen. Im Falle von drei oder mehr Federarmen pro Kontaktelement sind folglich drei oder mehr Steckplätze geschaffen. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante weist jedes Kontaktelement genau zwei Federarme auf, die in einander entgegengesetzte Richtungen von dem Kontaktelement abstehen und an ihren äußeren, abstehenden Enden die jeweilige Steckbuchse aufweisen.
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Zusätzlich zu den separat ausgebildeten Kontaktelementen und Anschlusselement sollen auch separat ausgebildete Erdungskontakte vorgesehen sein, die zum Anschluss eines Erdungsleiters dienen. Pro Federarmpaar, d. h. pro Steckplatz für einen elektrischen Verbindungsstecker, soll mindestens ein Erdungskontakt als separates und lösbar mit der Kontaktanordnung verbindbarer Erdungskontakt vorgesehen sein. Selbstverständlich sind die Erdungskontakte elektrisch von den Kontaktelementen isoliert anzuordnen.
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Dies erfolgt auf besonders einfache Weise, indem die Kontaktanordnung in dem Sockelelement eines Steckdoseneinsatzes untergebracht wird. Der Steckdoseneinsatz kann dann auf herkömmliche Weise mit einem Tragrahmen verbunden werden, wobei die Erdungskontakte elektrisch leitend mit dem Tragrahmen verbindbar sind.
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Vorteilhafterweise ist jeder Federarm mit einer Federklammer für jede Steckbuchse versehen, um eine klemmende Federkraft auf die Steckbuchse auszuüben, um den Kotaktstift eines elektrischen Verbindungssteckers in der Steckbuchse festzuklemmen. Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die Federklammer aus einem anderen Material als der Federarm besteht. So ist es möglich, den Federarm aus einem Metall mit besonders hoher elektrischer Leitfähigkeit, wie z. B. Kupfer, herzustellen, während die Federklammer aus einem Metall mit besonders hoher mechanischer Festigkeit und hoher Federkonstante, wie z. B. Stahl, geschaffen ist.
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Vorzugsweise weist jedes Anschlusselement ein mehrteiliges, vorzugsweise zweiteiliges, Klemmgehäuse auf, dessen Gehäuseteile aus verschiedenen Materialien oder Metallen besteht. Die beiden Gehäuseteile des Klemmgehäuses sollen steckbar und lösbar miteinander verbindbar sein, z. B. durch eine Formschlussverbindung. Das eine Gehäuseteil kann dabei aus einem elektrisch gut leitenden Metall, wie z. B. Kupfer, bestehen, während das andere Gehäuseteil aus einem Metall mit besonders hoher mechanischer Festigkeit und hoher Federkonstante, wie z. B. Stahl, besteht. Dadurch ist es möglich, einen elektrischen Leiter aufgrund der hohen Federkonstante und der hohen mechanischen Festigkeit des einen Gehäuseteils besonders fest mit dem Anschlusselement zu verbinden und dennoch von den guten elektrischen Leiteigenschaften des anderen Gehäuseteils zu profitieren, wenn der elektrische Leiter zwischen den beiden Gehäuseteilen festgeklemmt wird.
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Dies kann z. B. durch eine Klemmzunge oder eine Klemmfeder geschehen, die zwischen den beiden Gehäuseteilen des Klemmgehäuses gehalten ist. Alternativ kann in dem Gehäuseteil mit hoher mechanischer Festigkeit und hoher Federkonstante eine Schraubgewindeöffnung zum Eindrehen einer Schraube vorgesehen sein, mit welcher das Ende eines elektrischen Leiters an dem anderen Gehäuseteil mit der hohen elektrischen Leitfähigkeit festgeklemmt wird.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnungen.
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Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht des Steckdoseneinsatzes mit entferntem Betätigungselement,
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2 die Ansicht nach 1 mit eingeführtem Betätigungselement,
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3 eine perspektivische Rückansicht des Steckdoseneinsatzes und
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4 die Ansicht nach 2 mit an dem Sockelelement befestigter Abdeckung.
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5 eine perspektivische Ansicht der Kontaktanordnung mit nichtverbundenen Anschlusselementen,
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6 die Ansicht nach 5 mit verbundenem elektrischen Anschlusselementen,
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7 einen der Federarme der Kontaktanordnung nach 6,
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8 eines der Anschlusselemente in Explosionsdarstellung,
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9 das Anschlusselement nach 8 im zusammengesetztem Zustand und
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10 das Anschlusselement eines anderen Ausführungsbeispiels in zusammengesetztem Zustand.
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Gleiche oder gleichwirkende Bauteile sind in der nachfolgenden Beschreibung mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die 1 und 2 zeigen das erfindungsgemäße Sockelelement 12 mit entfernter Abdeckung 14. Das Sockelelement 12 ist mit vier Steckbuchsen 16 zur Aufnahme der Kontaktstifte eines elektrischen Verbindungssteckers versehen. Dabei bilden jeweils zwei benachbarte Steckbuchsen 16 einen Steckplatz 18 für den betreffenden Verbindungsstecker. 4 zeigt die Abdeckung 14 in verschraubtem Zustand an dem Sockelelement 12. Das Sockelelement 12 ist vollständig von der Abdeckung 14 verdeckt. 4 zeigt weiter, dass die an dem Sockelelement 12 montierte Abdeckung 14 für jeden Steckplatz 18 eine Vertiefung 20 aufweist, die zur Aufnahme und Führung des Verbindungssteckers beim Einschieben der Kontaktstifte in die Steckbuchsen 16 dient.
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Genau mittig zwischen den beiden Steckbuchsen 16 eines Steckplatzes 18 weisen das Sockelelement 12 und die Abdeckung 14 Befestigungseinrichtungen 22, 24 zum Befestigen der Abdeckung 14 an dem Sockelelement 12 auf. Bei den Befestigungseinrichtungen 22 des Sockelelements 12 handelt es sich um Gewindenieten aus Kupfer. Bei den Befestigungseinrichtungen 24 der Abdeckung 14 handelt es sich um kreisrunde Öffnungen 24 für jeweils eine Schraube, die in die Gewindeniete der betreffenden Befestigungseinrichtung 22 des Sockels 12 eingeschraubt wird.
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Genau mittig zwischen benachbarten Steckplätzen 18 ist das Sockelelement 12 mit einem Betätigungselement 26 zum Lösen von Erdungsklemmen 28 versehen. Dabei ist jeweils eine Erdungsklemme 28 in Draufsicht sockeleinwärts neben der Gewindenut einer Befestigungseinrichtung 22 des Sockelelements 12 seitlich an dem Sockelelement 12 vorgesehen. Der sich durch diese eingerückte Anordnung der Erdungsklemmen 28 ergebende Freiraum erleichtert bei der Installation des Steckdoseneinsatzes den Anschluss der Erdleiter in erheblichem Maße (3). Die Erdungsklemmen 28 sind mit herkömmlichen Federklemmen versehen, die einen elektrischen Erdungsleiter im eingeschobenen Zustand festklemmen. Diese Klemmverbindung kann durch Eindrücken des Betätigungselements 26 in das Sockelelement 12 gelöst werden. Dabei ist entscheidend, dass durch Betätigen des Betätigungselements 26 sämtliche Erdungsklemmen 28 des Sockelelements 12 gelöst werden.
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Der Tragrahmen 30 ist in den 1 und 2 im mit dem Sockelelement 12 verbundenen Zustand dargestellt. Der Tragrahmen 30 weist auf einander gegenüberliegenden Seiten jeweils zwei Klemmnasen 32 auf, die in zugehörige Aufnahmen 34 am äußeren Rand des Sockelelements 12 eingeschoben sind. Im Bereich der Schraubnieten der Befestigungseinrichtungen 22 und somit auch im Bereich der Erdungsklemmen 28 ist das Sockelelement 12 auf einander gegenüberliegenden Seiten mit weiteren Aufnahmen 36 für den Tragrahmen 30 versehen. Diese in den 1 und 2 von dem Tragrahmen 30 verdeckten Aufnahmen 36 sind als seitliche Einschübe ausgebildet, in die Stecknasen 38 des Tragrahmens 30 greifen. Die Einschübe sind dabei so ausgebildet, dass der metallische Tragrahmen 30 die metallischen Gewindenieten der Befestigungseinrichtungen 22 elektrisch leitend kontaktiert. Die metallischen Verbindungsnieten der Befestigungseinrichtungen 22 kontaktieren wiederum die Erdungsklemmen 28 in elektrisch leitender Weise, so dass der Tragrahmen 30 geerdet ist.
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In den 5 und 6 ist die Kontaktanordnung 100 dargestellt, die die Steckbuchsen 16 beinhaltet und die Steckplätze 18 bildet. Die Steckbuchsen 16 sind jeweils an den abstehenden äußeren Enden eines Federarms 102 angeordnet. Dabei sind genau zwei Federarme 102 Teil eines Kontaktelements 104. Das in den 5 und 6 linke Kontaktelement 104 ist dem Nullleiter zugeordnet und das in den 5 und 6 rechte Kontaktelement 104 ist dem Phasenleiter zugeordnet. Die Verbindung mit dem Nullleiter und mit dem Phasenleiter erfolgt jeweils über Anschlusselemente 106, die jeweils mit einem Einschubschlitz 108 zur Aufnahme eines Messers 110 versehen sind. Dabei bilden der Schlitz 108 und das Messer 110 einen Messerkontakt. Das Messer 110 ist integraler Bestandteil des Kontaktelements 104 und der Schlitz 108 ist integraler Bestandteil des Anschlusselementes 106. 5 zeigt, dass jedes der beiden Kontaktelemente 104 genau zwei Kontaktmesser 110 aufweist. Dadurch können mit jedem der beiden Kontaktelemente 104 genau zwei Anschlusselemente 106 verbunden werden. 6 zeigt die Anschlusselemente 106 im mit dem jeweiligen Kontaktelement 104 verbundenen Zustand.
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Jedes der beiden Kontaktelemente 104 weist genau zwei Federarme 102 auf, die in einander entgegengesetzte Richtungen von dem Kontaktelement 104 abstehen. Dadurch sind an einander gegenüberliegenden Enden die beiden Steckbuchsen 16 jedes Kontaktelements 104 gebildet. Jeder Federarm 102 ist dabei mit einer Federklammer 112 versehen, um eine Federkraft auf die Steckbuchse 16 zum Festklemmen des Kontaktdorns eines elektrischen Verbindungssteckers auszuüben.
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7 zeigt das äußere Ende eines der Federarme 102 mit der Steckbuchse 16 und der übergeschobenen Federklammer 112. Jeder Federarm 102 hat ein die Steckbuchse 16 formendes Gabelende 114, dessen Gabeln von den außen liegenden Federschenkeln 116 der Federklammer 112 in Richtung gegeneinander gedrückt werden, um so eine auf die Kontaktdorne eines Verbindungssteckers wirkende Klemmkraft auszuüben. Dabei ist die gesamte Federklammer 112 aus Stahl gefertigt und das gesamte Kontaktelement 104 besteht inklusive der Federarme 102 aus Kupfer.
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Zwei Varianten eines Anschlusselementes 106 sind in den 8–10 dargestellt. Die erste Variante schafft eine federnde Klemmverbindung für das Ende eines elektrischen Leiters und ist in den 8 und 9 dargestellt. Die zweite Variante ist in 10 dargestellt und schafft eine Schraubverbindung für das Ende eines elektrischen Leiters.
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Beiden Varianten ist gemeinsam, dass das Anschlusselement 106 aus einem zweiteiligen Klemmgehäuse 118, 120 besteht. Das obere Gehäuseteil 118 und das untere Gehäuseteil 120 jedes Anschlusselementes 106 sind durch Formschluss lösbar miteinander verbindbar.
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Bei der Klemmvariante nach den 8 und 9 umschließt das Gehäuse 118, 120 eine Klemmfeder 122 mit einer das Ende eines elektrischen Leiters festklemmenden Klemmzunge 124. Bei der Schraubvariante nach 10 ist die Federklemme 122 durch eine Schraube 126 ersetzt, die das Ende eines elektrischen Leiters an dem unteren Gehäuseteil 120 festklemmen kann.
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Bei beiden Varianten des Kontaktsteckers 106 ist jeweils das untere Gehäuseteil 120 aus mechanisch stabilem Stahl mit hoher Federkonstante und das obere Gehäuseteil 118 aus elektrisch gut leitendem Kupfer gefertigt. Während der Stahl des unteren Gehäuseteils 120 für eine hohe Stabilität der Verbindung zwischen dem elektrischen Leiter und dem Kontaktstecker 106 sorgt, gewährleistet das aus Kupfer gefertigte obere Teil 118 des Gehäuses einen geringen elektrischen Widerstand und eine hohe elektrische Leitfähigkeit des Kontakts zwischen dem Anschlusselement 106 und dem elektrischen Leiter.
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Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, die Kontaktelemente 104 und die Kontaktstecker 106 sowie die Erdungskontakte 28 der Kontaktanordnung 100 als separate, voneinander getrennt gefertigte Teile auszubilden, die durch Steckverbindungen verbindbar sind, um eine hohe Flexibilität und Austauschbarkeit der Kontaktanordnung 100 zu ermöglichen. Verschiedene Varianten eines Anschlusselementes 106 können jeweils mit demselben Kontaktelement 104 verbunden werden. Es versteht sich dabei von selbst, dass die in den 5 und 6 linken Kontaktelemente 104 von den rechten Kontaktelementen 104 elektrisch isoliert angeordnet sind. In entsprechender Weise sind die Erdungskontakte 28 von jedem der Kontaktelemente 104 und von jedem der Kontaktstecker 106 elektrisch isoliert angeordnet. Die elektrische Isolation wird durch das Kunststoffmaterial des Sockelelements 12 geschaffen.
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Die vorstehende Beschreibung des Ausführungsbeispieles dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 12
- Sockelelement
- 14
- Abdeckung
- 16
- Steckbuchse
- 18
- Steckplatz
- 20
- Vertiefung
- 22
- Befestigungseinrichtung
- 24
- Befestigungseinrichtung
- 26
- Betätigungselement
- 28
- Erdungsklemme
- 30
- Tragrahmen
- 32
- Klemmnase
- 34
- Aufnahme
- 36
- Aufnahme
- 38
- Stecknase
- 100
- Kontaktanordnung
- 102
- Federarm
- 104
- Kontaktelement
- 106
- Anschlusselement
- 108
- Einschubschlitz
- 110
- Messer
- 112
- Federklammer
- 114
- Gabelende
- 116
- Federschenkel
- 118
- Klemmgehäuse, oberes Gehäuseteil
- 120
- Klemmgehäuse, unteres Gehäuseteil
- 122
- Klemmfeder
- 124
- Klemmzunge
- 126
- Schraube
