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Die Erfindung betrifft ein Gerät mit einem eine Leiterplatte aufnehmenden Gehäuse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Für Fahrzeuge werden elektrische Steuergeräte mit einem Gehäuse zur hermetischen Einkapselung elektronischer und/oder elektrischer Komponenten eingesetzt. Solche Komponenten finden sich in der Regel auf Leiterplatten, die bspw. mithilfe einer Einpresstechnik im Gehäuse befestigt werden. Mit dieser Einpresstechnik wird eine lötfreie elektrische und mechanische Verbindung zwischen im Gehäuse eingegossenen oder eingepressten und über einen Gehäuseboden überstehenden metallischen Einpresskontakten und zugehörigen durchkontaktierten Öffnungen in der Leiterplatte hergestellt, indem jeder Einpresskontakt beim Einsetzen der Leiterplatte in das Gehäuse mit Presssitz in die zugehörige Öffnung der Leiterplatte eingepresst wird. In der Regel werden mehrere Einpresszonen realisiert, wobei nicht alle Einpresszonen zum elektrischen Anschließen der Leiterplatte benötigt werden, sondern die übrigen Einpresszonen zur mechanischen Befestigung dienen.
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Um sicherzustellen, dass alle im Gehäuse fixierten Einpresskontakte genau mit den jeweils gegenüberliegenden Öffnungen der Leiterplatte fluchten, müssen die Toleranzen klein gehalten werden, um Beschädigungen der Leiterplatte beim Einsetzen in das Gehäuse zu verhindern.
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Ein gemäß der
DE 10 2005 062 591 A1 gattungsbildendes Gerät mit einem Gehäuse und einer in das Gehäuse eingesetzten Leiterplatte löst dieses Problem mit einem aus Metallblech hergestellten Einpressstift, welcher durch Umspritzen mit dem Gehäuse verbunden wird. Die fehlende Haftung zwischen dem Kunststoff des Gehäuses und dem Einpressstift wird dazu genutzt, dem Einpressstift eine begrenzte Beweglichkeit bzw. Verschwenkbarkeit zu verleihen, die im Falle größerer Lagetoleranzen das Einführen des Einpressstiftes in die zugehörige Öffnung der Leiterplatte erleichtert.
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Eine andere Lösung beschreibt die
DE 10 2008 004 883 A1 , wonach neben einem Einpressstift parallel ein zweiter Stift als Vorzentrierstift gemeinsam auf einem Sockel im Inneren eines Gehäuses angeordnet sind, wobei der Vorzentrierstift den Einpressstift überragt, so dass beim Einsetzen einer Leiterplatte zuerst eine Vorzentrierspitze des Vorzentrierstiftes in eine zugehörige Öffnung der Leiterplatte eindringt und dabei die Lage der Leiterplatte so korrigiert, dass in Höhe der Pinspitze des Einpressstiftes die Position der Leiterplatte ausgerichtet wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gerät der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass es mit möglichst geringen konstruktiven Aufwand und geringen Montagekomplexität montiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Gerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Ein solches Gerät mit einem Gehäuse zur Aufnahme einer Leiterplatte umfasst
- – wenigstens einen im Gehäuseinneren eines Gehäuseunterteils des Gehäuses angeordneten und entgegen der Montagerichtung der Leiterplatte ausgerichteten Einpressstift, welcher mit einem Einpressabschnitt ausgebildet ist, und
- – wenigstens eine in der Leiterplatte ausgebildete Montageöffnung, in welche der Einpressstift unter Herstellung einer mechanischen Verbindung zwischen dem Gehäuseunterteil und der Leiterplatte eingepresst ist.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass - – der Einpressabschnitt des Einpressstiftes in dessen Längsrichtung verlaufende Einpressarme aufweist, welche einen axialen Hohlraum bilden, und
- – ein Gehäusedeckel des Gehäuses mit einem Montagepin ausgebildet ist, welcher in den Hohlraum des Einpressabschnittes des Einpressstiftes unter Spreizung der Einpressarme eingepresst ist.
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Bei diesem erfindungsgemäßen Gerät wird die Leiterplatte mittels des in dessen Montageöffnung eingeführten Einpressstiftes gegenüber dem Gehäuseunterteil zentriert, so dass auch gegebenenfalls für elektrische Verbindungen vorgesehene Einpresskontakte mit zugehörigen Kontaktöffnungen der Leiterplatte fluchten.
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Des Weiteren ist es bei diesem erfindungsgemäßen Gerät von Vorteil, dass auch der Gehäusedeckel über einen Montagepin in den Einpressabschnitt des Einpressstiftes zum Verschließen des Gehäuseunterteils eingepresst werden kann, so dass die Einpressarme des Einpressabschnittes unter Kraft gespreizt werden und dadurch die Leiterplatte mit erhöhter Kraft in dem Gehäuseunterteil gehalten wird.
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Mit dieser Anordnung aus dem Einpressstift des Gehäuseunterteils, der Leiterplatte mit der Montageöffnung und dem Montagepin des Gehäusedeckels werden gleichzeitig zwei Funktionen realisiert, nämlich zum einen die Positionierung des Gehäusedeckels relativ zum Gehäuseunterteil und zum anderen die kraftschlüssige Verbindung zwischen der Leiterplatte und dem aus dem Gehäuseunterteil und dem Gehäusedeckel bestehenden Gehäuse.
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Um die Montage der Leiterplatte in dem Gehäuse zu erleichtern weist nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung das Gehäuseunterteil wenigstens eine Auflagefläche für die Leiterplatte auf, so dass bei auf der Auflagefläche anliegender Leiterplatte der Einpressabschnitt des Einpressstiftes in der Montageöffnung eingepresst ist.
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Weiterhin ist es vorgesehen, dass weiterbildungsgemäß der Einpressstift einstückig mit dem Gehäuseunterteil, bspw. aus Kunststoffmaterial hergestellt ist. In gleicher Weise ist auch der Montagepin einstückig mit dem Gehäusedeckel hergestellt. Solche Gehäuseteile können als Spritzgussteile hergestellt werden. Bei einem metallisierten Gehäuseunterteil kann auch ein elektrischer Kontakt mit der Leiterplatte hergestellt werden, wenn die zugehörige Montageöffnung durchkontaktiert ist.
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Schließlich ist es besonders vorteilhaft, wenn nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Einpressarme außenseitig mit einer Erhebung ausgeführt sind. Durch die sich dadurch ergebende konische Spitze des Einpressabschnittes des Einpressstiftes wird das Einführen in die Montageöffnung der Leiterplatte erleichtert.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Explosionsdarstellung eines Gerätes mit einem Gehäuseunterteil, einer Leiterplatte und einem Gehäusedeckel gemäß der Erfindung,
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2 eine perspektivische Detaildarstellung des Gehäuseunterteils des Gerätes nach 1 mit einem Einpressstift,
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3 eine perspektivische Detaildarstellung des Gehäuseunterteils nach 1 mit einem Einpressstift und einer Leiterplatte,
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4 eine perspektivische Detaildarstellung einer auf einen Einpressstift eingepressten Leiterplatte nach 3 mit einem in den Einpressstift eingepressten Montagestift des Gehäusedeckels,
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5 eine schematische Schnittdarstellung der Verbindungsanordnung aus Einpressstift, Leiterplatte und Montagestift gemäß 4,
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6 eine schematische Schnittdarstellung der Verbindungsanordnung nach 5 mit einer veränderten Geometrie des Einpressstiftes, und
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7 eine schematische Detaildarstellung der Verbindungsanordnung aus Einpressstift, Leiterplatte und Montagestift gemäß 4 mit einer veränderten Geometrie des Einpressstiftes und des Montagestiftes.
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Die 1 zeigt in einer Explosionsdarstellung ein Gerät 10, welches bspw. als elektrisches Steuergerät für ein Fahrzeug ausgeführt ist. Dieses Steuergerät 10 weist ein aus einem Gehäuseunterteil 1.1 und einem Gehäuseoberteil 1.2 bestehenden Gehäuse 1 auf, in dem eine Leiterplatte 2 aufgenommen ist, die mehrere über Leiterbahnen und Durchkontaktierungen miteinander verschaltete elektronische und/oder elektrische Bauteile 2.2 trägt.
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Das Gehäuseunterteil 1.1 ist mit einer einen Wannenboden 1.11 umlaufenden Wand 1.10 wannenförmig ausgebildet, so dass eine quaderförmige Geometrie entsteht. Nach der Montage der Leiterplatte 2 in dem Gehäuseunterteil 1.1 wird der Gehäusedeckel 1.2 in der weiter unten beschriebenen Weise montiert und über einen umlaufenden Rand 1.13 des Gehäuseunterteils 1.1 mit demselben verbunden. Sowohl das Gehäuseunterteil 1.1 als auch der Gehäusedeckel 1.2 sind aus einem Kunststoffmaterial hergestellt.
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Um eine kraftschlüssige und positionsgenaue Montage der Leiterplatte 2 in dem Gehäuseunterteil 1.2 zu erreichen, sind auf dem Wannenboden 1.11 in den diagonal gegenüberliegenden Ecken Einpressstifte 3 senkrecht auf der Ebene des Wannenbodens 1.11 stehend angeordnet. Diese Einpressstifte 3 werden zusammen mit dem Gehäuseunterteil 1.2 als Spritzgussteil hergestellt.
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Im Detail ist die Geometrie eines solchen Einpressstiftes 3 in 2 dargestellt. Dieser Einpressstift 3 ist zylinderförmig mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgeführt und steht senkrecht auf dem Wannenboden 1.11 des Gehäuseunterteils 1.1. Endseitig weist dieser Einpressstift 3 einen Einpressabschnitt 3.1 auf, an welchen sich ein Schaft 3.2 anschließt, der seinerseits in den Wannenboden 1.11 übergeht.
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Der Einpressabschnitt 3.1 ist zum einen zur Bildung von Einpressarmen 3.11, 3.12, 3.13 und 3.14 kreuzweise in axialer Richtung geschlitzt und zum anderen mit einem axialen Hohlraum 3.10 ausgebildet, der von den Einpressarmen 3.11 bis 3.14 umschlossen wird. Die freien Enden der Einpressarme 3.11 bis 3.14 sind abgeschrägt, so dass das Ende des Einpressabschnittes 3.1 einen konischen Verlauf aufweist.
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Die Montage der Leiterplatte 2 erfolgt durch deren Einsetzen in Montagerichtung R in das Gehäuseunterteil 1.1, so dass hierbei die beiden Einpressstifte 3 mit entsprechenden Montageöffnungen 2.1 fluchten und mit den Einpressabschnitten 3.1 in die Montageöffnungen 2.1 eingeführt werden. Der Durchmesser der Montageöffnung 2.1 ist geringfügig kleiner als der äußere Durchmesser des Einpressabschnittes 3.1, so dass beim Einführen der Leiterplatte 2 in das Gehäuseunterteil 1.1 der Einpressabschnitt 3.1 in die Montageöffnung 2.1 eingepresst wird, bis die Leiterplatte 2 auf dem umlaufenden Rand 1.12 der Wand 1.10 als Auflagefläche aufliegt, wie dies in 3 gezeigt ist. Hieraus ist zu erkennen, dass bei auf der Auflagefläche 1.12 aufliegenden Leiterplatte 2 der Einpressabschnitt 3.1 des Einpressstiftes 3 geringfügig auf der Leiterplatte 2 übersteht. Beim Einpressen der Einpressarme 3.11 bis 3.14 in die Montageöffnung 2.1 werden diese elastisch verformt und dabei in der Montageöffnung 2.1 zentriert, so dass hierdurch die Leiterplatte 2 in dem Gehäuseunterteil 1.1 positioniert und mit demselben kraftschlüssig verbunden wird.
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Zur Vervollständigung des Gehäuses 1 wird anschließend der Gehäusedeckel 1.2 so auf das Gehäuseunterteil 1.1 gesetzt, dass im Gehäusedeckel 1.2 angeordnete Montagestifte 4 mit den beiden Einpressstiften 3 fluchten. So wird beim Aufsetzen des Gehäusedeckels 1.2 der Montagestift 4 in den zylindrischen Hohlraum 3.10 gemäß 4 eingeführt, bis der Rand des Gehäusedeckels 1.2 auf dem umlaufenden Rand 1.13 des Gehäuseunterteils 1.1 aufliegt. Der Montagestiftes 4 weist gemäß 5 eine zum Ende hin sich konisch verjüngende Kontur auf, so dass zum einen der Montagestift 4 leicht in den Hohlraum 3.1 eingeführt werden kann und zum anderen beim Einpressen des Montagestiftes 4 in den Hohlraum 3.10 die Einpressarme 3.11 bis 3.14 des Einpressstiftes 3 radial nach außen aufgespreizt werden. So ist der Durchmesser am Ende des Montagestiftes 4 kleiner als der Durchmesser des Hohlraumes 3.1 und nimmt von dort aus kontinuierlich zu, so dass im eingepressten Zustand des Montagestiftes 3 die Einpressarme 3.11 bis 3.14 an ihrem endseitigen Bereich aufgrund des dortigen größeren Durchmessers des Montagestiftes 4 im Vergleich zum Durchmesser des Hohlraumes 3.1 auseinander gespreizt werden. Damit wird der Gehäusedeckel 1.2 gegenüber dem Gehäuseunterteil 1.1 positioniert und fixiert, wobei die von dem Montagestifte 4 auseinander gespreizten Einpressarme 3.11 bis 3.14 eine Erhöhung des Kraftschlusses zwischen der Leiterplatte 2 und den Einpressstiften 3, also dem Gehäuseunterteil 1.1 bewirken.
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Mit einer solchen Anordnung aus einem Gehäuseunterteil 1.1 mit Einpressstiften 3, einer Leiterplatte 2 und einem Gehäusedeckel 1.2 mit Montagestiften 4 werden gleichzeitig zwei Funktionen realisiert, nämlich zum einen die Positionierung des Gehäusedeckels 1.2 relativ zum Gehäuseunterteil 1.1 und zum anderen die kraftschlüssige Verbindung zwischen der Leiterplatte 2 und dem Gehäuseunterteil 1.1 des Gehäuses 1.
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Aus 1 ist auch ersichtlich, dass an dem Gehäuseunterteil 1.1 ein Steckergehäuse 1.3 mit Steckerkontakten angeordnet ist, um eine elektrische Verbindung des Steuergerätes 10 mit einer Außenbeschaltung innerhalb eines Fahrzeugs herzustellen. Die Steckerkontakte 1.4 sind stiftförmige Einpresskontakte und werden in das Gehäuseinnere des Gehäuseunterteils 1.1 geführt und mit der Montage der Leiterplatte 2 durch Einpressen der Einpressstifte 3 in deren Montageöffnungen 2.1 in zugehörige durchkontaktierte Öffnungen 2.3 der Leiterplatte 2 zur Herstellung einer elektrischen Verbindung eingepresst.
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Durch die von den Einpressstiften 3 bewirkten Positionierung der Leiterplatte 2 gegenüber dem Gehäuseunterteil 1.1 wird gleichzeitig sichergestellt, dass auch die Einpresskontakte 1.4 des Steckergehäuses 1.3 mit den entsprechenden durchkontaktierten Öffnungen 2.3 der Leiterplatte 2 fluchten und damit eine Beschädigung dieser Einpresskontakte 1.4 oder der durchkontaktierten Öffnungen 2.3 bei der Montage der Leiterplatte 2 vermieden wird.
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Sowohl der Einpressstift 3 des Gehäuseunterteils 1.1 als auch der Montagestift 4 des Gehäusedeckels 1.2 können gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 5 auch mit einer anderen Geometrie bzw. Kontur ausgeführt werden, wie nachfolgend anhand der 6 und 7 erläutert wird.
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Bei der in 6 dargestellten Anordnung aus einem Gehäuseunterteil 1.1 mit einem Einpressstift 3, einer Leiterplatte 2 und einem Gehäusedeckel 1.2 mit einem Montagestift 4 ist der Montagestift 4 entsprechend der 5 ausgeführt, während jedoch der Einpressstift 3 mit einem Einpressabschnitt 3.1 und einem Schaft 3.2 eine andere Geometrie aufweist.
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Der Einpressabschnitt 3.1 wird ebenso von Einpressarmen 3.11 bis 3.14 gebildet, die auch einen zylinderförmigen Hohlraum 3.10 bilden, in den der Montagestift 4 des Gehäusedeckels 1.2 eingepresst wird. Im Bereich der Leiterplatte 2 weisen die Einpressarme 3.11 bis 3.14 außenseitig jeweils eine Erhebung 3.15 mit einer quer zur Längsrichtung des Einpressstiftes 3 verlaufenden Kante 3.16 auf. Im Bereich dieser Kante 3.16 weist der Einpressabschnitt 3.1 den größten Durchmesser des Einpressstiftes 3 auf. Ausgehend von dieser Kante 3.16 verjüngt sich der Einpressabschnitt 3.1 in beide axiale Richtungen, so dass auch am Ende des Einpressstiftes 3 eine sich konisch verjüngende Kontur einstellt.
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Bei der Anordnung gemäß 7 ist der Einpressstift 3 mit einem Einpressabschnitt 3.1 ausgebildet, dessen Einpressarme 3.11 bis 3.14 im Vergleich zu denjenigen des Einpressabschnittes 3.1 nach 6 kürzer ausgeführt sind und daher der Schaft 3.2 im Vergleich zu demjenigen des Einpressstiftes 3 nach 6 länger ist. Die Einpressarme 3.11 bis 3.14 weisen entsprechen denjenigen nach 6 in gleicher Weise außenseitige Erhebungen 3.15 mit jeweils einer quer zur Längsrichtung des Einpressstiftes 3 verlaufenden Kante 3.16 auf. Innerhalb dieser Einpressarme 3.11 bis 3.14 befindet sich ebenso ein axialer Hohlraum 3.10, in den ein Montagestift 4 des Gehäusedeckels 1 eingepresst wird. Dieser Montagestift 4 weist jedoch keine konische Form entsprechend desjenigen von 6 auf, sondern ist als gleichmäßiger Zylinder mit einem balligen Ende ausgeführt.
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Die außenseitigen Erhebungen 3.15 der Einpressarme 3.11 bis 3.14 der Einpressstifte 3 gemäß den 6 und 7 können auch ballig ausgeführt werden.
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In den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 bis 7 sind die Einpresskontakte 3 als auch die Montagekontakte 4 einstückig mit dem Gehäuseunterteil 1.1 bzw. dem Gehäusedeckel 1.2 als Spritzgussteile aus einem Material hergestellt und dienen daher zur mechanischen Verbindung dieser Komponenten.
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Es ist auch möglich, den Einpresskontakt 3 für einen elektrischen Anschluss der Leiterplatte 2 zu verwenden, indem das Gehäuseunterteil 1.1 und damit auch der Einpresskontakt 3 metallisiert wird, so dass mit einer durchkontaktierten Montageöffnung 2.1 der Leiterplatte 2 ein elektrischer Kontakt hergestellt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 1.1
- Gehäuseunterteil des Gehäuses 1
- 1.10
- umlaufende Wand des Gehäuseunterteils 1.1
- 1.11
- Wannenboden des Gehäuseunterteils 1.1
- 1.12
- Rand, Auflagefläche der umlaufenden Wand 1.10
- 1.13
- umlaufender Rand des Gehäuseunterteils 1.1
- 1.2
- Gehäusedeckel des Gehäuses 1
- 1.3
- Steckergehäuse
- 1.4
- Einpresskontakte
- 2
- Leiterplatte
- 2.1
- Montageöffnung der Leiterplatte 2
- 2.2
- elektrische und/oder elektronische Bauteile der Leiterplatte 2
- 2.3
- durchkontaktierte Öffnungen der Leiterplatte 2
- 3
- Einpressstift
- 3.1
- Einpressabschnitt des Einpressstiftes 3
- 3.10
- axialer Hohlraum des Einpressabschnittes 3.1
- 3.11
- Einpressarm des Einpressabschnittes 3.1
- 3.12
- Einpressarm des Einpressabschnittes 3.1
- 3.13
- Einpressarm des Einpressabschnittes 3.1
- 3.14
- Einpressarm des Einpressabschnittes 3.1
- 3.15
- Erhebung des Einpressarmes 3.11, 3.12, 3.13 und 3.14
- 3.16
- Kante des Einpressarmes 3.11, 3.12, 3.13 und 3.14
- 3.2
- Schaft des Einpressstiftes 3
- 4
- Montagestift
- 10
- Gerät, Steuergerät
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005062591 A1 [0004]
- DE 102008004883 A1 [0005]
