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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Gehäuse, insbesondere zur Aufnahme einer elektronischen Schaltung, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Gehäuses.
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Ein Gehäuse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der Praxis bereits bekannt, und dient beispielsweise in Kraftfahrzeugen zur Aufnahme von elektronischen Schaltungen. Hierbei ist es wesentlich, dass zum einen von der elektronischen Schaltung erzeugte elektromagnetische Strahlung von dem Gehäuse nach außen hin abgeschirmt wird, und dass zum anderen keine die elektronische Schaltung negativ beeinflussende elektromagnetische Strahlung in das Gehäuse eintritt. Dies erfolgt beim Stand der Technik dadurch, dass im Material des Gehäuses eine insbesondere aus Metall bestehende Abschirmeinrichtung angeordnet ist. Die als Einlage ausgebildete Abschirmeinrichtung besteht z. B. aus einem Metallgitter, einem Metallgewebe, einem Metallvlies, einer Metallfolie, aufgestreuten Metallfasern oder metallisierten Glas- oder Kunststofffasern. Die Abschirmeinrichtung wird beim Herstellprozess der das Gehäuse formenden Gehäuseelemente in ein entsprechendes (Spritzgieß-)Werkzeug für die Gehäuseelemente eingebracht und mit den Gehäuseelementen integral verbunden. Nachteilig dabei ist, dass die Abschirmeinrichtung durch das Umspritzen mit dem Kunststoffmaterial der Gehäuseelemente nicht bis unmittelbar an die Außenseite bzw. in den Bereich von, die Gehäuseelemente miteinander verbindenden Fügeflächen heranreicht. Unter Fügeflächen werden dabei diejenigen Flächen verstanden, die beim Verbinden der beiden Gehäuseelemente die Trennebene zwischen den beiden Gehäuseelementen ausbilden. Da es für die Funktionalität der Abschirmeinrichtung wesentlich ist, dass die Abschirmeinrichtung an der Gehäusewand keine Lücken bzw. Spalte aufweist, wird in der Praxis beispielsweise ein Abschirmeigenschaften aufweisendes, z. B. aus Metall bestehendes Dichtungsband zwischen die Gehäuseelemente im Bereich der Fügeflächen eingefügt. Ein derartiges Vorgehen erhöht die Herstellkosten des Gehäuses durch das zusätzliche Abschirmelement bzw. den damit erforderlichen Montageaufwand. Darüber hinaus birgt die Montage eines derartigen, separaten Abschirmelements weitere Fehlerquellen bei nicht richtiger Montage, so dass die optimale Abschirmwirkung nicht in jedem Fall gewährleistet ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Gehäuse, insbesondere zur Aufnahme einer elektronischen Schaltung, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass bei relativ geringen Herstellkosten eine besonders sichere und zuverlässige Abschirmwirkung des Gehäuses auch ohne ein zusätzliches, von den Gehäuseelementen separates Abschirmelement erzielt wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Gehäuse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Abschirmeinrichtung im Bereich der in dem Verbindungsbereich angeordneten Fügeflächen der beiden Gehäuseelemente teilweise aus der jeweiligen Fügefläche herausragt oder bündig mit der jeweiligen Fügefläche abschließt, und dass die beiden Fügeflächen der beiden Gehäuseelemente zumindest im Bereich der Abschirmeinrichtung miteinander in Wirkverbindung, insbesondere zumindest in Anlagekontakt, angeordnet sind. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass durch eine unmittelbare Berührung bzw. Anlage der in dem jeweiligen Gehäuseelement angeordneten Abschirmelemente der Abschirmeinrichtung eine nach außen hin bezüglich elektromagnetischer Strahlung abgedichtete, vollständig geschlossene Abschirmeinrichtung auch ohne Verwendung eines separaten Abschirmelements ermöglicht wird.
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Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Gehäuses sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Verbindungsbereich (zwischen den beiden Gehäuseelementen) mediendicht ausgebildet ist. Dadurch wird insbesondere das Einbringen von flüssigen und/oder gasförmigen, die elektronische Schaltung beeinträchtigenden Medien in den Innenraum des Gehäuses vermieden. Ein derartiges Gehäuse ist deshalb beispielsweise für den Einbau in einem Motorraum eines Kraftfahrzeugs besonders gut geeignet.
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Zur Ausbildung der Verbindung zwischen den beiden Gehäuseelementen bzw. zur mediendichten Ausbildung des Verbindungsbereichs kann es vorgesehen sein, dass zwischen den beiden Gehäuseelementen im Verbindungsbereich eine Formschlussgeometrie ausgebildet ist.
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Eine besonders einfache Montage, die auch ein besonders einfaches Öffnen des Gehäuses ermöglicht, wird erzielt, wenn zwischen den beiden Gehäuseelementen im Verbindungsbereich eine Rastverbindung ausgebildet ist. Eine derartige Rastverbindung benötigt insbesondere beispielsweise keine zusätzlichen Werkzeuge zur Montage des Gehäuses, sondern es lässt sich manuell Verschließen bzw. Öffnen.
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Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die beiden Gehäuseelemente im Verbindungsbereich durch eine Schweißverbindung verbunden sind. Eine derartige Schweißverbindung wird in der Praxis beispielsweise mittels einer Laserstrahleinrichtung erzeugt, die das Material des Kunststoffes der beiden Gehäuseelemente im Verbindungsbereich aufschmilzt, so dass nach dem Erstarren des aufgeschmolzenen Kunststoffmaterials die beiden Gehäuseelemente unlösbar miteinander verbunden sind. Eine derartige Verbindung hat darüber hinaus zusätzlich den Vorteil, dass durch eine entsprechende Anordnung der Abschirmeinrichtung zwischen der Innenseite und der Außenseite des Gehäuseelements im Bereich der Fügeflächen nach dem Ausbilden der Schweißnaht das Material der Schweißnaht das (in der Praxis metallische) Material der Abschirmeinrichtung umgibt und gleichzeitig eine mediendichte Ausbildung des Gehäuses ausbildet.
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Insbesondere zur Ausbildung einer definierten Anlage des in dem jeweiligen Gehäuseelement angeordneten Abschirmelements mit dem Abschirmelement im anderen Gehäuseelement sowie zur Ausbildung eines für die Verschweißung geeigneten Verbindungsbereichs kann es vorgesehen sein, dass wenigstens eine der Fügeflächen strukturiert ausgebildet ist. Dadurch wird beim Aufschmelzen des Materials der Fügefläche Material gezielt verdrängt, um beispielsweise im Verbindungsbereich eine konstante Wanddicke bzw. Wandstärke zu erzielen.
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Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass wenigstens eine Fügefläche in Bezug zu einer Fügerichtung der beiden Gehäuseelemente eine schräg angeordnete Fügefläche aufweist. Eine derartige Lösung hat insbesondere den Vorteil, dass ein vergrößerter Bereich geschaffen wird, in dem die beiden Abschirmelemente der beiden Gehäuseelemente miteinander in Wirkverbindung angeordnet sind. Dadurch wird insbesondere eine besonders gute Abschirmwirkung im Verbindungsbereich erzielt.
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Besonders vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn das Gehäuse im Spritzgießverfahren hergestellt ist, und wenn die Abschirmeinrichtung in dem Material der Gehäuseelemente, mit Ausnahme im Bereich der Fügeflächen, eingebettet ist. Eine derartige Ausbildung ermöglicht ein besonders einfach bzw. kostengünstig herstellbares Gehäuse, bei der das Material der Abschirmeinrichtung von dem Material des Gehäuses geschützt angeordnet ist, so dass es beispielsweise (bei der Verwendung von metallischen Abschirmstoffen) nicht zur Korrosion neigt.
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Weiterhin umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Gehäuses, wobei wenigstens zwei Gehäuseelemente miteinander verbunden werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die im Bereich der jeweiligen Fügefläche angeordneten Abschirmelemente der Abschirmeinrichtung beim Verbinden der Gehäuseelemente durch Anlage oder Deformation in elektrisch leitenden Kontakt gebracht werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
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Diese zeigt in:
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1 den grundsätzlichen Aufbau eines Gehäuses zur Aufnahme einer elektronischen Schaltung in einer vereinfachten Darstellung,
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2 und 3 den Verbindungsbereich zweier Gehäuseelemente vor und nach dem Verbinden der beiden Gehäuseelemente in einem Längsschnitt,
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4 einen gegenüber den 2 und 3 modifizierten Verbindungsbereich vor und nach dem Ausbilden der Verbindung zwischen den Gehäuseelementen, ebenfalls im Längsschnitt,
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5 und 6 einen gegenüber den 2 bis 4 modifizierten Verbindungsbereich zweier Gehäuseelemente, jeweils im Längsschnitt,
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7 und 8 einen weiteren modifizierten Verbindungsbereich zwischen zwei Gehäuseelementen vor und nach dem Ausbilden einer Verbindung im Längsschnitt,
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9 bis 11 jeweils einen gegenüber den 7 und 8 modifizierten Verbindungsbereich zwischen zwei Gehäuseelementen im Längsschnitt und
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12 und 13 einen Verbindungsbereich zwischen zwei Gehäuseelementen unter Ausbildung einer Rast- bzw. Schnappverbindung in einem Längsschnitt sowie in einer perspektivischen Außenansicht.
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Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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In der 1 ist der grundsätzliche Aufbau eines erfindungsgemäßen Gehäuses 10 zur Aufnahme einer stark vereinfacht dargestellten elektrischen bzw. elektronischen Schaltung 1 gezeigt. Das geschlossene Gehäuse 10 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei, jeweils halbschalenförmig ausgebildeten Gehäuseelementen 11, 12, die in einem Verbindungsbereich 15 miteinander verbunden sind. Selbstverständlich liegt es im Rahmen der Erfindung, auch anders geformte bzw. ausgebildete Gehäuseelemente 11, 12 vorzusehen. Die in dem Gehäuse 11 angeordnete Schaltung 1 ist über nicht dargestellte Anschlüsse am Gehäuse 10 (beispielsweise in Form eines Steckerelements) elektrisch kontaktierbar.
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Die beiden Gehäuseelemente 11, 12 bestehen beispielsweise aus plattenförmigen, thermoplastischen Halbzeugen mit oder ohne einer Endlosfaserverstärkung (z. B. in Form von Glasfasern, Kohlestofffasern, Aramidfasern, Naturfasern) mit einer innerhalb der Gehäuseelemente 11, 12 angeordneten Abschirmeinrichtung 16 mit Abschirmelementen 29a, 29b. Die Abschirmeinrichtung 16 dient dazu, elektrische oder magnetische Felder oder Wellen, die von der Schaltung 1 erzeugt werden, an einer Abstrahlung aus dem Gehäuse 10 zu hindern bzw. ein Eintreten entsprechender Strahlung oder Wellen in das Gehäuse 10 zu verhindern. Hierzu ist die Abschirmeinrichtung 16 beispielsweise in Form eines Metallgitters, -gewebe, -vlies, einer Metallfolie, aufgestreuten Metallfasern oder aufgestreuten, metallisierten Glas- oder Kunststofffasern hergestellt. Wesentlich dabei ist, dass die Abschirmeinrichtung 16, die sich zwischen der Außenseite 17 und der Innenseite 18 des Gehäuses 10 befindet, bereits beim Herstellungsprozess der Gehäuseelemente 11, 12 berücksichtigt wurde, d. h., dass das Material der Abschirmeinrichtung 16 von dem Kunststoffmaterial der üblicherweise im Spritzgußverfahren hergestellten Gehäuseelemente 11, 12 umschlossen ist.
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Die beiden Gehäuseelemente 11, 12 weisen in dem in den 2 und 3 im Detail dargestellten Verbindungsbereich 15 zwei Fügeflächen 21, 22 auf. Die an dem Gehäuseelement 11 ausgebildete erste Fügefläche 21 ist im Wesentlichen eben ausgebildet und gegenüber einer Fügerichtung 24 der beiden Gehäuseelemente 11, 12 schräg angeordnet, beispielsweise unter einem Winkel α zwischen 30° und 60° in Bezug zu einer senkrecht zur Fügerichtung orientierten Ebene. Demgegenüber ist die an dem Gehäuseelement 12 im Verbindungsbereich 15 ausgebildete Fügefläche 22 mit einer Strukturierung 25 ausgebildet. Die Strukturierung 25 umfasst zwei im Querschnitt in etwa dreiecksförmige Teilflächen 26, 27 im Bereich der Außenseite 17 bzw. der Innenseite 18 des zweiten Gehäuseelements 12, sowie eine im Querschnitt in etwa U-förmige Nut 28 im Bereich zwischen den beiden Teilflächen 26, 27.
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Erfindungswesentlich ist, dass die Abschirmeinrichtung 16, bestehend aus den beiden in den Gehäuseelementen 11, 12 angeordneten Abschirmelementen 29a, 29b, bis in den Bereich der Fügeflächen 21, 22 ragt. Insbesondere schließen die Abschirmelemente 29a, 29b entweder bündig mit der jeweiligen Fügefläche 21, 22 ab, oder aber, wie dargestellt, die Abschirmelemente 29a, 29b ragen aus der jeweiligen Fügefläche 21, 22 heraus. Bei dem in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiel befinden sich die beiden Abschirmelemente 29a, 29b der Abschirmeinrichtung 16 bei in Kontakt stehenden Fügeflächen 21, 22 im Bereich der Nut 28.
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Zum Ausbilden einer unlösbaren, mediendichten Verbindung zwischen den beiden Gehäuseelementen 11, 12 ist es bei dem in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die beiden Gehäuseelemente 11, 12 im Verbindungsbereich 15 miteinander verschweißt werden. Dabei kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass die beiden Gehäuseelemente 11, 12 gegeneinander verpresst werden, und dass das Schweißen mittels einer Ultraschall-, Reib-, Vibrations-, Mikroextrusions-, Laser-, Heißgas- oder Heizelementschweißeinrichtung erfolgt. Bei dem Schweißvorgang wird entsprechend der 3 das Material der beiden Gehäuseelemente 11, 12 aufgeschmolzen und verbindet sich miteinander, wobei die Abschirmelemente 29a, 29b nach Beendigung des Schweißvorgangs von dem Material der Gehäuseelemente 11, 12 umgeben ist, derart, dass das Material der Abschirmeinrichtung 16 bzw. der Abschirmelemente 29a, 29b sich zwischen der Außenseite 17 und der Innenseite 18 des Gehäuses 11 befindet.
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Bei dem in der 4 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ragen die beiden Abschirmelemente 29c, 29d der beiden Gehäuseelemente 11c, 12c jeweils nur bis an die Oberfläche der jeweiligen Fügefläche 21c, 22c heran, ragen jedoch nicht aus der Fügefläche 21c, 22c heraus. Die eine Fügefläche 21c des Gehäuseelements 11c ist eben ausgebildet, während die andere Fügefläche 22c des Gehäuseelements 12c in einem mittleren Bereich einen im Querschnitt zur Ausbildung der Strukturierung 25 dreiecksförmigen Steg 31 aufweist, der senkrecht zur Zeichenebene der 4 verläuft. Die beiden fluchtend zueinander angeordneten Abschirmelemente 29c, 29d werden bei dem entsprechend dem Ausführungsbeispiel der 2 und 3 in analoger Weise stattfindenden Schweißvorgang gegeneinander gepresst bzw. gelangen in Wirkverbindung zueinander, so dass sich nach dem Ausbilden der Schweißverbindung im Verbindungsbereich 15 eine lückenfreie Abschirmeinrichtung 16 ausbildet.
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In den 5 und 6 sind jeweils Gehäuseelemente 11d, 12d bzw. 11e, 12e dargestellt, die sich insbesondere zum Verbinden mittels einer Reibschweiß- oder Vibrationsschweißeinrichtung eignen. Hierbei ist in dem Gehäuseelement 12d ein im Querschnitt in etwa trapezförmiger Steg 32 ausgebildet, der in eine gegengleiche, nutförmige Aufnahme 33 des Gehäuseelements 11d hineinragt, so dass der Steg 32 zusammen mit der Aufnahme 33 eine der Form der Gehäuseelement 11d, 12d angepasste Geometrie bzw. Formschlussgeometrie 40 ausbildet. Die beiden fluchtend zueinander angeordneten, aus dem jeweiligen Gehäuseelement 11d, 12d herausragenden Abschirmelemente 29c, 29d sind in Anlagekontakt miteinander angeordnet und werden beim Fügen der Gehäuseelemente 11d, 12d in einer quer zur Fügerichtung der beiden Gehäuseelemente 11d, 12d verlaufenden Richtung verpresst. In ähnlicher Weise ist bei dem Gehäuseelement 11e der 6 ein Steg 34 mit zwei schräg angeordneten Seitenflächen vorgesehen, der in eine in etwa V-förmig ausgebildete Aufnahme 35 des Gehäuseelements 12e zur Ausbildung der Formschlussgeometrie 40 hineinragt.
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Bei dem in den 7 und 8 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung weisen beide Gehäuseelemente 11f, 12f jeweils schräg gegenüber einer Fügerichtung 24 ausgebildete Fügeflächen 21f, 22f auf. Das jeweilige Abschirmelement 29f, 29g ragt aus der Fügefläche 21f, 22f heraus und ist parallel entlang der Fügefläche 21f, 22f geführt, derart, dass sich ein Überlappungsbereich 36 ergibt, an dem die beiden Abschirmelemente 29f in Anlagekontakt miteinander angeordnet sind. Nach dem Verschweißen der beiden Gehäuseelemente 11f, 12f umgibt der Kunststoff im Verbindungsbereich 15 den Überlappungsbereich 36.
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Das in der 9 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel der 7 im Wesentlichen dadurch, dass die eine Fügefläche 22g des Gehäuseelements 12g zur Ausbildung der Strukturierung 25 zwei im Querschnitt dreiecksförmige, eine unterschiedliche Höhe aufweisende Stege 37, 38 hat, zwischen denen das eine Abschirmelement 29g angeordnet ist und aus der Fügefläche 22g herausragt.
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Das in der 10 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt zwei in Fügerichtung schräg angeordnete Fügeflächen 21h, 22h an Gehäuseelementen 11h, 12h, die in jeweils einen horizontal angeordneten Abschnitt 41, 42 übergehen. Die Abschirmelemente 29h, 29i sind im Bereich der schrägen Fügeflächen 21h, 22h angeordnet bzw. ragen aus dieser heraus.
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Bei dem in der 11 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die eine Fügefläche 21i des Gehäuseelements 11i in einer senkrecht zur Fügerichtung 24 verlaufenden Richtung eben ausgebildet, wobei das Abschirmelement 29i entlang der Fügefläche 21i verläuft. Demgegenüber ist die andere Fügefläche 22i an dem Gehäuseelement 12i in einem schrägen Winkel zur Fügefläche 21i angeordnet. Zwischen den beiden Fügeflächen 21i, 22i gibt es einen Überlappungsbereich 43, in dem die beiden Abschirmelemente 29j, 29k in Überdeckung miteinander angeordnet sind.
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Zuletzt ist in den 12 und 13 eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der die beiden Gehäuseelemente 11j, 12j unter Ausbildung einer lösbaren Schnapp- bzw. Rastverbindung 45 miteinander verbunden sind. Hierzu weist das Gehäuseelement 11j vorzugsweise mehrere Rastaufnahmen 46 für jeweils einen am Gehäuseelement 12j an der Außenseite 17 des Gehäuses 10 ausgebildeten Schnapp- bzw. Rasthaken 47 auf, der in die jeweilige Rastaufnahme 46 eingreift und mit dieser verrastbar ist. Das Gehäuseelement 12j weist darüber hinaus eine im Querschnitt in etwa U- oder V-förmige Nut 48 auf, aus deren Grund das Abschirmelement 29m herausragt. Ebenso ragt aus dem Gehäuseelement 11j im Bereich eines in die Nut 48 hineinragenden Stegs 49 das Abschirmelement 29n heraus, derart, dass nach Ausbilden der Rastverbindung 45 zwischen den beiden Gehäuseelementen 11j, 12j sich zwischen den beiden Abschirmelementen 29m, 29n der beiden Gehäuseelemente 11j, 12j eine elektrisch leitende Verbindung einstellt.
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Das soweit beschriebene Gehäuse 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
