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Die Erfindung betrifft einen Signalverteiler zum Verbinden einer Signalstammleitung mit mehreren Signalzweigleitungen, mit einem aus Kunststoff gefertigten Gehäuse, das eine Gehäusedecke mit einer Vielzahl regelmäßig angeordneter Durchtrittsöffnungen aufweist, mit einer Platine, die eine Vielzahl von Stecksockeln trägt, zum Anschluss jeweils einer Signalzweigleitung, wobei die Steckersockel beim Montieren der Platine von der Rückseite der Gehäusedecke durch die ihnen jeweils zugeordneten Durchtrittsöffnungen hindurch treten, wobei die Außenwand jedes Steckersockels 11 und des Randes der ihm zugeordneten Durchtrittsöffnung derart gering voneinander beabstandet sind, dass bei einem nach der Montage der Platine erfolgendem Vergießen einer die Platine aufnehmenden Gehäusehöhlung mit einer Vergussmasse keine Vergussmasse durch die Durchtrittsöffnung hindurchtritt.
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Ein Signalverteiler der zuvor beschriebenen Art wird in der
EP 1 039 589 B1 beschrieben. Der bekannte Signalverteiler besitzt ein Gehäuse, welches aus einem Hartkunststoff gefertigt ist. Das Gehäuse hat die Aufgabe, eine Signalstammleitung mit mehreren Signalzweigleitungen zu verbinden. Hierzu kann die Signalstammleitung beispielsweise über eine Steckkontaktleiste mit Leiterbahnen auf einer aus Hartkunststoff bestehenden Platine verbunden sein. Die Platine trägt eine Vielzahl von regelmäßig angeordneten Steckersockeln. Das Gehäuse besitzt eine der Anzahl der Steckersockel entsprechende Anzahl von Durchtrittsöffnungen, durch die die Steckersockel hindurchtreten können, wenn die vollständig bestückte Platine in einer Gehäusehöhlung eingesetzt wird. Dabei wird die Platine soweit in die Gehäusehöhlung eingesteckt, bis die Steckersockel um das entsprechende Maß durch die Durchtrittsöffnungen hindurchgetreten sind. Die Platine kann in dieser Endstellung verrasten. Danach wird die Gehäusehöhlung mit einer Kunststoffvergussmasse vergossen, die aushärtet. Der Spalt zwischen dem Innenrand der Durchtrittsöffnung und dem Außenrand des Steckersockels muss minimal sein, da ansonsten beim Vergießen Vergussmasse durch den Spalt hindurchtreten kann. Da die Platinen und die Gehäuse in verschiedenen Fertigungsstätten gefertigt werden, muss bei der Fertigung eine hohe Toleranz eingehalten werden. Dies verteuert die Fertigung bzw. führt bei Nichteinhalten der Toleranzen zu Spannungen auf der Platine, die dazu führen, dass elektrische Kontakte zu von der Platine getragenen elektronischen Bauteilen beeinträchtigt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten Signalverteiler herstellungstechnisch zu verbessern.
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Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung.
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Zunächst und im Wesentlichen wird vorgeschlagen, dass die Gehäusedecke bzw. das die Gehäusedecke beinhaltende Gehäuse und die Platine aus einem harten Kunststoff gefertigt sind. Die Bruchdehnung dieses Kunststoffes liegt bevorzugt bei maximal fünf Prozent. Der Kunststoff kann somit auch glasfaserverstärkt sein. Die Öffnung besitzt einen Rand, der von einem weichen Kunststoff gefertigt ist, dessen Dehnbarkeit bevorzugt bei mindestens einhundert Prozent liegt. Als Folge dessen lässt sich die Öffnung sogar mit Untermaß fertigen. Die Fertigungstoleranzen können erheblich größer sein als sie beim Stand der Technik angesetzt werden müssen. Der Rand der Öffnung kann in Radialrichtung elastisch nachgeben. Dabei reicht es aus, wenn die Weichkunststoffkomponente eine radiale Erstreckung von wenigen Millimetern, insbesondere 1 mm bis 2 mm besitzt. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die Ränder der Öffnung von einer der Gehäusedecke angespritzten Ringauskleidung gebildet. Dies erfolgt bevorzugt in einem Zweikomponenten-Spritzgussverfahren. Die Shore-Härte der Weichkunststoffkomponente kann im Bereich zwischen 50 A bis 70 D liegen. Die einzelnen Ringauskleidungen können mittels Stegen miteinander verbunden sein. Die Ringauskleidungen sind bevorzugt formschlüssig an bzw. in der Öffnung gehalten. Hierzu kann die Öffnung der Hartkunststoffkomponente einen Ringsteg ausbilden, um den sich das Material der eingespritzten Weichkunststoffkomponente herumlegt. Die Kunststoffkomponenten sind zudem bevorzugt aus einem derartigen Material, dass sich die Oberflächen von Hartkunststoffkomponente und Weichkunststoffkomponente im Bereich ihrer Grenzflächen haftend miteinander verbinden. Die Weichkunststoffkomponente kann darüber hinaus einen lichtleitenden Bestandteil aufweisen. Die Weichkunststoffkomponente kann darüber hinaus Lichtleitabschnitte besitzen, an denen Leuchtdioden, die von der Platine getragen werden, in berührender Anlage liegen. Insbesondere über Stege sind diese Lichtleitabschnitte auch mit den Ringauskleidungen verbunden, so dass die Ringauskleidungen Licht absenden können, welches von den Leuchtdioden emittiert wird und in die Lichtleitabschnitte eingekoppelt wird. Die Leuchtdioden sind Bauteile, die auf der Oberseite der Platine befestigt sind. Sie werden mittels auf der Platine aufgebrachter Leiterbahnen mit Strom versorgt. Es sind bevorzugt Mittel vorgesehen, mit denen die Platine in einem Klemmsitz an der Gehäusedecke fixiert ist. Hierzu kann die Außenwandung des Steckersockels eine Raststufe ausbilden. Diese Raststufe übergreift eine Stufe der Ringauskleidung. Die Stufe der Ringauskleidung kann der zur Frontseite der Gehäusedecke weisende Rand der Ringauskleidung sein. Die Raststufe des Steckersockels kann von einem Ringkragen oder einer Ringnut der Außenwandung des Steckersockels gebildet sein. Die Außenwandung des Steckersockels kann insbesondere von einem aus Metall gefertigten Hülsenteil ausgebildet sein. Dieses Hülsenteil steckt auf einem Kernteil des Steckersockels, welcher aus Kunststoff besteht. Innerhalb des Kernteiles des Steckersockels befinden sich Kontaktstifte aus Metall, die Befestigungsfüße aufweisen. Diese Befestigungsfüße dienen zur Lötbefestigung des Steckersockels an der Platine. Hierzu besitzt die Platine Öffnungen, durch die die Lötbefestigungsstifte hindurchragen. Das Kernteil des Steckersockels kann darüber hinaus Stützvorsprünge ausbilden, die sich auf der Platine abstützen. Die Durchtrittsöffnungen bzw. die Steckersockel besitzen eine regelmäßige Anordnung. Sie können reihenweise bzw. spaltenweise auf der Oberseite der Gehäusedecke angeordnet sein. Bevorzugt ist eine Anordnung, bei der die Zentren der Durchtrittsöffnungen auf den Eckpunkten eines Rechtecks liegen. Die Gesamtheit der Durchtrittsöffnungen bzw. Steckersockel liegt dann auf den Eckpunkten von sich rechtwinklig kreuzenden Geraden, die voneinander gleich beabstandet sind, so dass sich eine Vielzahl von benachbarten gleichgestalteten Rechtecken ergibt, auf deren Eckpunkten jeweils eine Öffnung bzw. ein Steckersockel sitzt. Toleranzbedingt weichen die Längen der Rechteckschenkel aber voneinander ab. Von der Weichkunststoffkomponente können auch Befestigungshülsen ausgebildet sein, die im montierten Zustand durch Öffnungen der Platine hindurchgreifen. Die Zweigleitungen besitzen zu den Steckersockeln korrespondierende Gegenstecker, die auf die Steckersockel aufgesteckt bzw. aufgeschraubt werden können, so dass die Adern eines die Signalzweigleitung bildenden Kabels mit den elektrischen Kontakten des Steckersockels in elektrische Leitverbindung treten. Die Signalstammleitung kann über einen Steckkontakt mit den Leiterbahnen der Platine verbunden sein. Es ist aber auch vorgesehen, dass die Signalstammleitung von einem Kabel ausgebildet ist, das in eine Öffnung des Gehäuses eingesetzt, insbesondere aber auch eingespritzt ist. Die Steckersockel besitzen bevorzugt einen kreisrunden Querschnitt. Der Außendurchmesser des Steckersockels ist größer als der Innendurchmesser der Ringauskleidung. Die Ringauskleidung wird dadurch geringfügig gedehnt, wenn der Steckersockel durch sie hindurch geschoben wird. Dabei kann sich die Ringauskleidung an verschiedenen Umfangsstellen verschieden stark verformen, so dass die Ringauskleidung nicht nur eine toleranzausgleichende Wirkung, sondern auch eine dichtende Wirkung besitzt. Die 1 mm bis 2 mm starke Ringauskleidung kann vergleichsweise hohe Toleranzen aufnehmen. Sie verhindert, dass eine insbesondere transparente Vergussmasse, die nach Einsetzen der Platine in die Gehäusehöhlung in die Gehäusehöhlung eingespritzt wird, an der Steckersockelaußenwand vorbei zur Frontseite der Gehäusedecke tritt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung eines Signalverteilers gemäß Erfindung, bei dem lediglich zur Verdeutlichung in zwei Durchtrittsöffnungen 5 einer Gehäusedecke 2 keine Steckersockel 11 dargestellt sind,
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2 eine Darstellung gemäß 1 jedoch vollständig,
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3 einen Schnitt gemäß der Linie III-III in 2,
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4 den vergrößerten Ausschnitt IV-IV in 3,
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5 den vergrößerten Ausschnitt V-V in 4,
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6 den Schnitt gemäß der Linie VI-VI in 2
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7 einen Schnitt etwa gemäß der Linie VII-VII in 6
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8 eine Explosionsdarstellung zur Verdeutlichung der Ausgestaltung der verschiedenen Bestandteile des Signalverteilers,
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9 eine Darstellung gemäß 7 jedoch mit einer modifizierten Weichkunststoffkomponente 20,
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10 eine Explosionsdarstellung gemäß 8, jedoch mit der in 9 dargestellten Weichkunststoffkomponente,
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11 eine Darstellung gemäß 5 jedoch mit einer Stufe 16.
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In den Zeichnungen ist ein Gehäuse 1 dargestellt, welches aus einem glasfaserverstärkten Hartkunststoff besteht. Das Gehäuse 1 bildet eine Gehäusedecke 2 und Gehäusewände 3 aus. Die Rückseite der Gehäusedecke 2 und die Gehäusewände 3 umgeben eine Gehäusehöhlung 4. Die Gehäusedecke 2 besitzt insgesamt acht regelmäßig angeordnete Durchtrittsöffnungen 5, die einen kreisrunden Querschnitt besitzt. Darüber hinaus besitzt die Gehäusedecke 2 noch eine Vielzahl von Öffnungen 6, die einer Lichtanzeige dienen. In einer Öffnung 7 ist das Kabel einer Signalstammleitung eingespritzt. Der Werkstoff des Gehäuses 1 ist ein spröder, insbesondere auch glasfaserverstärkter Kunststoff, der eine geringe Bruchdehnung besitzt. Die Bruchdehnung liegt bei weniger als 5 Prozent. Wird der Werkstoff um mehr als 5 Prozent gedehnt, bricht er.
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Der von der Hartkunststoff-Gehäusedecke 2 gebildete Rand der Durchtrittsöffnung 5 besitzt einen radial einwärts gerichteten Ringsteg 8. Die zur Frontseite der Gehäusedecke 2 weisende Seitenwandung des Ringstegs 8 ist von der Frontseite der Gehäusedecke 2 geringfügig beabstandet.
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Die Zeichnungen zeigen ferner eine Platine 10, die ebenfalls aus einem glasfaserverstärkten Hartkunststoff besteht. Diese Platine besitzt nicht dargestellte Leiterbahnen und mit einer Oberflächenkontaktierung mit den Leiterbahnen verbundene elektronische Bauteile. Insbesondere trägt die Platine 10 ein oder mehrere Leuchtdioden 17. Die Platine besitzt darüber hinaus an acht Stellen, die zu den Orten der Durchtrittsöffnungen 5 korrespondieren, Befestigungsöffnungen 15, in die die Lötbefestigungsstifte 14 von Kontaktstiften 13 eingreifen und verlötet sind. Die Platine 10 ist aus einem insbesondere glasfaserverstärkten Kunststoff gefertigt, der ebenso wie der Kunststoff des Gehäuses 1 eine hohe Sprodigkeit bzw. Härte aufweist und eine Bruchdehnung besitzt, die weniger als 5 Prozent beträgt.
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Die Kontaktstifte 13 stecken in Kontaktöffnungen eines aus Kunststoff gefertigten Kernteiles 25 eines Steckersockel 11. Es sind insgesamt acht Steckersockel 11 vorgesehen.
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Die Kernteile 25 sind von Metallhülsen 12 umgeben. Die Metallhülsen 12 sind fest, insbesondere formschlüssig mit dem Kernteil 25 verbunden. Die Hülsenteile 12 besitzen einen kreisförmigen Querschnitt und tragen auf ihrer Außenwandung jeweils einen Ringkragen 16, der radial nach außen vorsteht.
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Das Kernteil 25 bildet Füße 18 aus, mit denen sich das Kernteil 25 auf der Oberseite der Platine 10 abstützt.
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Die Zeichnungen zeigen ferner eine Weichkunststoffkomponente 20, die dem Gehäuse 1 bzw. der Gehäusedecke 2 angespritzt ist. Dies erfolgt in einem Zweikomponenten-Spritzgussverfahren. Die Weichkunststoffkomponente 20 kann eine lichtleitende Komponente aufweisen. Sie kann transparent sein. Ist die Weichkunststoffkomponente 20 transparent, so kann Licht, welches von einer Leuchtdiode 17 in einen Lichtleitabschnitt 23 eingekoppelt wird, in die gesamte Weichkunststoffkomponente 20 geleitet werden. Die Weichkunststoffkomponente hat gegenüber der Hartkunststoffkomponente, aus der das Gehäuse 1 bzw. die Platine 10 gefertigt ist, eine deutlich höhere Bruchdehnung. Es handelt sich um einen elastischen Kunststoff. Beim Ausführungsbeispiel beträgt die Bruchdehnung, also die Dehnung, bis zu der der Kunststoff verformbar ist, mindestens 100 Prozent.
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Mit der Weichkunststoffkomponente werden Ringauskleidungen 21 ausgebildet, die den effektiven Innendurchmesser der Durchtrittsöffnungen 5 auf ein Maß verringern, dass er etwas geringer ist als der Außendurchmesser des Hülsenteiles 12. Zufolge der elastischen Eigenschaft der Weichkunststoffkomponente können sich die Ringauskleidungen 21 verformen. Die Wandstärke der Ringauskleidung kann sich somit bereichsweise um bis zu 50 Prozent vermindern. Die 1 zeigt einen Signalverteiler, bei dem lediglich sechs der insgesamt acht Durchtrittsöffnungen 5 der Gehäusedecke 2 mit Steckersockeln 11 bestückt sind. In den beiden unten dargestellten Durchtrittsöffnungen 5 sind keine Steckersockel 11 dargestellt, um die Ringauskleidung 21 erkennen zu können. In der 2 ist der Signalverteiler vollständig dargestellt. Die Schnittdarstellung gemäß 3 zeigt die in der Gehäusehöhlung 4 einliegende Platine 10. Zwischen der Rückseite der Gehäusedecke 2 und der zur Gehäusedecke 2 weisenden Oberfläche der Platine 11 befindet sich ein Zwischenraum 19, der mit einer Vergussmasse ausgegossen ist. Die Vergussmasse erstreckt sich auch über die Rückseite der Platine, so dass die Platine 10 vollständig eingegossen ist.
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Der 5 ist zu entnehmen, dass die von der Weichkunststoffkomponente 20 ausgebildete Ringauskleidung 21 geringfügig radial verformt ist. Die Innenwandung der Ringauskleidung 21 liegt mit einer gewissen Spannung an der Außenmantelwand des Hülsenteiles 12 an.
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Die 11 zeigt eine Modifikation. Hier bildet die Außenmantelwand des Hülsenteiles 12 des Steckersockels 11 eine Ringnut aus. Eine Randkante der Ringnut bildet eine Raststufe 16 aus, an der die zur Gehäuseaußenseite weisende Randkante der Ringauskleidung 21 anliegt.
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Die einzelnen Ringauskleidungen 21 sind über Stege 22, 22' miteinander verbunden. Die Art der Verbindung der Ringauskleidungen zeigen insbesondere die 8 und 10. Darüber hinaus bildet die Weichkunststoffkomponente 20 noch die oben erwähnten Lichtleitabschnitte 23 aus, die Abschnitte aufweisen, die durch Öffnungen 6 der Gehäusedecke 2 hindurchragen können. Des Weiteren bildet die Weichkunststoffkomponente 20 auch ein oder mehrere Befestigungshülsen 24 aus, die von der Rückseite der Gehäusedecke 2 abragen und die durch Öffnungen der Platine 10 hindurchgreifen.
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Die Zentren der Ringstege 8, also der von der Gehäusedecke 2 ausgebildeten Durchtrittsöffnung 5 und die Zentren der auf der Platine 10 aufgesetzten und fest mit der Platine verbunden Steckersockel 11 stimmen toleranzbedingt nicht miteinander überein. Wird die mit den Steckersockeln 11 bestückte Platine 10 in die Gehäusehöhlung 4 eingesetzt, so dass die von der Platine 10 abragenden Steckersockel 11 durch die Durchtrittsöffnungen 5 hindurchragen, verformen sich die Ringauskleidungen 21. Dabei bleibt aber eine dichtende Anlage der mit Untermaß gefertigten Ringauskleidung 21 am Hülsenteil 12 erhalten. Die Platine 10 wird soweit in die Öffnung hinein geschoben bis die Platine 10 bzw. eine auf der Platine 10 sitzende Leuchtdiode 17 gegen die Unterseite 23' eines Lichtleitabschnittes 23 stößt. Aufgrund der Elastizität des Lichtleitabschnittes 23 kann die Platine 10 noch geringfügig weiter in Richtung auf die Rückseite der Gehäusedecke 2 verlagert werden, wobei dann sich der Lichtleitabschnitt 23 geringfügig verformt, so dass eine sichere Flächenanlage der Unterseite 23' an der Oberseite der Leuchtdiode 17 gewährleistet ist.
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Besitzt die Außenwandung des Hülsenteiles 12 die in 11 dargestellte Stufe 16, so kann sich der zur Frontseite der Gehäusedecke 2 weisende Randabschnitt der Ringauskleidung 21 daran abstützen. Beim Einstecken des Steckersockels 11 in die Durchtrittsöffnung 5 findet dann eine Verrastung statt.
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Die Weichkunststoffkomponente kann aus einem nicht lichtdurchlässigen Werkstoff bestehen. Sie kann aber auch aus einem lichtdurchlässigen Werkstoff bestehen. In letzterem Fall kann das von der Leuchtdiode 17 emittierte Licht über den Lichtleitabschnitt 23 nach außen geleitet werden. Das von der Leuchtdiode 17 emittierte Licht kann aber auch insbesondere über die Stege 22, 22' zu den Ringauskleidungen 21 geleitet werden, so dass die Ringauskleidungen 21 Licht aussenden können. Die 6 zeigt, dass die Weichkunststoffkomponente 20 einen zapfenförmigen Körper formt, der einen Lichtleitabschnitt 23 ausbildet. Der Lichtleitabschnitt 23 besitzt einen ebenen Boden, der flächig auf der Lichtaustrittsfläche der Leuchtdiode 17 aufliegt. Der Lichtleitabschnitt 23 durchragt eine Öffnung 6 der Gehäusedecke 2, so dass das von der Leuchtdiode 17 ausgesandte Licht durch den Lichtleitabschnitt 23 hindurchtreten kann.
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Die Werkstoffe der Hartkunststoffkomponente, aus der das Gehäuse 1 gespritzt wird und der Weichkunststoffkomponente 20 sind so gewählt, dass sie beim Zweikomponenten-Spritzen im Bereich ihrer aneinander liegenden Grenzflächen aneinander haften. Zusätzlich sind aber noch Formschlusshaltemittel vorgesehen, um insbesondere die Ringauskleidungen 21 in den ihnen zugeordneten Durchtrittsöffnungen 5 der Gehäusedecke 2 zu halten. Hierzu dient der oben erwähnte Ringsteg 8, dessen nach unten und oben weisende Flanken von der Weichkunststoffkomponente 20 vollständig umspritzt ist, so dass der Ringsteg 8 in eine im Querschnitt U-förmige Umfangsnut der Ringauskleidung 21 hinein greift.
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Die 7 und 8 zeigen eine erste Variante der Weichkunststoffkomponente 22. Die Weichkunststoffkomponente 22 bildet acht über Stege 22 miteinander verbundene Ringauskleidungen 21 aus. Zwischen den beiden Reihen der Ringauskleidungen 21 befinden sich mehrere zapfenförmige Körper, die jeweils einen Lichtleitabschnitt 23 ausbilden. Zwischen den einzelnen Lichtleitabschnitten 23 können sich von der Weichkunststoffkomponente 20 ausgebildete Befestigungshülsen 24 befinden, die durch entsprechende Öffnungen durch die Platine 10 hindurchragen.
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Bei dem in den 9 und 10 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die einzelnen Ringauskleidungen 21 lediglich mittels Stegen 22 miteinander verbunden. Die Lichtleitabschnitte 23 bzw. Befestigungshülsen 24 können aus anderen Materialien gefertigt sein, insbesondere kann eine lichtleitende Kunststoffkomponente verwendet werden, die keine Weichkunststoffkomponente beinhaltet.
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Die Stege 22, 22' dienen im Wesentlichen dazu, beim Zweikomponenten-Spritzgießen den Materialfluss von den Einspritzpumpen zu den einzelnen Abschnitten des Formnestes zu gewährleisten.
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Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren in ihrer fakultativ nebengeordneten Fassung eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Gehäusedecke
- 3
- Gehäusewand
- 4
- Gehäusehöhlung
- 5
- Durchtrittsöffnung
- 6
- Öffnung Lichtanzeige
- 7
- Öffnung
- 8
- Ringsteg
- 9
- Signalstammleitung
- 10
- Platine
- 11
- Steckersockel
- 12
- Hülsenteil
- 13
- Kontaktstift
- 14
- Lötbefestigung
- 15
- Befestigungsöffnung
- 16
- Stufe
- 17
- LED
- 18
- Stützvorsprung
- 19
- Zwischenraum
- 20
- Weichkunststoffkomponente
- 21
- Ringauskleidung
- 22
- Steg
- 23
- Lichtleitabschnitt
- 24
- Befestigungshülse
- 25
- Kernteil
- 21'
- Innenwand
- 22'
- Steg
- 23'
- Unterseite
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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