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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lichtmodul für eine Kraftfahrzeugbeleuchtungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine solche Beleuchtungseinrichtung ist per se bekannt und weist wenigstens eine auf einem Schaltungsträger angeordnete Halbleiterlichtquelle und einen Reflektor auf, wobei der Reflektor mit einem Lack überzogen ist und einen mit dem Lack überzogenen Montagebereich aufweist, der eine Breitseite und eine Schmalseite aufweist und an dem der Schaltungsträger durch eine Klebeverbindung festgehalten wird.
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Die Halbleiterlichtquelle ist zum Beispiel eine Leuchtdiode, und der Schaltungsträger ist zum Beispiel eine Platine oder allgemeiner, ein Bauteil, an dem die Halbleiterlichtquelle mechanisch befestigt ist und dass zur elektrischen Kontaktierung der Halbleiterlichtquelle dient.
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Die Lackschicht ist eine mehrere Mikrometer dicke Schicht, die Unregelmäßigkeiten in der Kunststoffoberfläche ausgleichen soll, auf der die optische Fläche durch Metallisieren erzeugt wird. Durch die Metallisierung wird eine qualitativ hochwertige Reflexionsfläche erzeugt. Die Metallschicht wird ihrerseits von einer speziellen Schutzschicht geschützt. Die Metallschicht und die Schutzschicht sind für sich und zusammen wesentlich dünner als die Lackschicht.
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Es ist momentan gängige Praxis, den Schaltungsträger beim Zusammenbau der Beleuchtungseinrichtung mit dem bereits fertig beschichteten und lackierten Reflektor zu verkleben. Die zum Herstellen der Klebeverbindung dienende Montagefläche muss eine reproduzierbare Qualität aufweisen, um insbesondere die Position der Halbleiterlichtquelle, deren Lichtaustrittsfläche zum Beispiel nur ca. einen Quadratmillimeter große ist, hinreichend genau zu definieren. Die Position, mit der die Halbleiterlichtquelle in der Serienfertigung reproduzierbar genau befestigt werden kann beeinflusst die optischen Eigenschaften der Anordnung aus Halbleiterlichtquelle und Reflektor und hängt zum Beispiel auch von der Schichtdicke der Lackschicht auf dem Montagebereich ab.
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Zur Zeit werden zwei Lackierverfahren in der Serienproduktion eingesetzt. Beim Spritzlackieren wird der Lack mit kleinen Töpfchen auf die Reflektorfläche gespritzt. Die Tröpfchen verlaufen auf der Reflektorfläche und es entsteht eine glatte Oberfläche. Auf diese Weise lassen sich Lackschichten mit sehr genau definierten Dicken erzeugen. Bereiche eines Bauteils, die nicht lackiert werden sollen, können bei diesem Verfahren abgedeckt werden.
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Beim Flutlackieren wird der zu lackierende Gegenstand in einem und durch einen Lackvorhang aus flüssigem Lack hindurch bewegt. Dabei fließt Lack über eine Kante und über den zu lackierenden Reflektor. Das Verfahren ist sehr effizient, allerdings wird dabei das Bauteil vollständig mit Lack überzogen. Dabei kann aber nicht ohne weiteres gewährleistet werden, dass der Montagebereich des Reflektor nach der Lackierung immer die hohen Anforderungen an eine definierte Schichthöhe und Gleichmäßigkeit der Dicke der Lackschicht und der Kleberschicht erfüllt. Diese Nachteile beeinträchtigen die Genauigkeit, mit welcher die Halbleiterlichtquelle im Reflektor befestigt werden kann und führen damit zu unerwünscht großem Toleranzen der Position der Halbleiterlichtquelle im Reflektor.
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Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Angabe einer Beleuchtungseinrichtung, welche diese Mängel nicht oder zumindest nur in einem deutlich verringerten Ausmaß aufweist.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Erfindung unterscheidet sich von dem eingangs genannten und als per se bekannt vorausgesetzten Stand der Technik durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Demnach besitzt der Montagebereich eine Oberfläche, aus der Vorsprünge herausragen, die mit dem Lack überzogen sind und auf denen der Schaltungsträger in einem Abstand zur übrigen Oberfläche des Montagebereichs aufliegt und die Klebeverbindung wird durch einen Klebstoff erzeugt, der neben den Vorsprüngen oder zwischen den Vorsprüngen auf wenigstens einen Teil der übrigen Oberfläche des Montagebereichs aufgebracht ist.
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Dadurch, dass der Schaltungsträger in einem Abstand zur übrigen Oberfläche des Montagebereichs auf den Vorsprüngen aufliegt, wird zwischen den Vorsprüngen ein Volumen erzeugt, in dem der Klebstoff, mit dem die Klebeverbindung hergestellt wird, untergebracht werden kann, ohne dass eine Dicke der sich einstellenden Schichtdicke des Klebstoffs die Lage der Halbleiterlichtquelle in Bezug auf den Reflektor beeinflusst. Diese Lage wird vielmehr von der Geometrie der Vorsprünge und der Dicke der auf den Vorsprüngen zwischen den Vorsprüngen und dem Schaltungsträger aufliegenden Lackschicht bestimmt.
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Es hat sich gezeigt, dass es auf Grund von Oberflächenspannungseffekten zu einer Kantenflucht von Lack auf den aus der übrigen Oberfläche des Montagebereichs heraus ragenden Vorsprüngen kommt. Diese Kantenflucht führt dazu, dass sich auf den Vorsprüngen nur eine sehr dünne Lackschicht halten kann, deren Schichtdicke von der Schichtdicke der Lackschicht auf den zu den Vorsprüngen benachbarten Bereichen des Montagebereichs weitgehend unabhängig ist. Aus diesem Grund ist auch die Positionierungsgenauigkeit des auf den Vorsprüngen aufliegenden Schaltungsträgers weitgehend von der Schichtdicke der Lackschicht auf den zu den Vorsprüngen benachbarten Bereichen des Montagebereichs unabhängig. Die Positionierungsgenauigkeit ist damit insbesondere von Schwankungen dieser Schichtdicke weitgehend unabhängig, die bei der Lackierung der Reflektoren von Reflektor zu Reflektor auftreten können. Im Endeffekt ergibt sich eine kleinere Schwankungsbreite der Positionen der Schaltungsträger in den Reflektoren. Dieser Vorteil stellt sich als Effekt der Kantenflucht des Lackes auf den Vorsprüngen automatisch und ohne zusätzlichen Aufwand ein.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Oberfläche ein Teil einer Breitseite des Montagebereichs.
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Bevorzugt ist auch, dass die Schmalseite des Montagebereichs wenigstens einen aus der Schmalseite herausragenden Vorsprung aufweist, der mit dem Lack überzogen ist und an dem der Schaltungsträger anliegt.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorsprünge in einem zur übrigen Oberfläche der Breitseite und/oder zur übrigen Schmalseite senkrechten Querschnitt eine Form besitzen, die sich aus einer rechteckigen oder trapezförmigen Basis und einer sich an die Basis anschließenden konvexen Wölbung zusammensetzt.
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Bevorzugt ist auch, dass konvexe Wölbung ohne Stufe und ohne Kante in den Sockel übergeht.
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Bevorzugt ist auch, dass die konvexe Wölbung die Form eines Kreisbogens hat.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der Vorsprung in einer Draufsicht eine linienhafte Form besitzt.
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Bevorzugt ist auch, dass der Vorsprung eine parallel zu der Oberfläche, aus der er hervorsteht und rechtwinklig zu seiner Höhe, verlaufende Längsrichtung und eine parallel zu der Oberfläche, rechtwinklig zur Höhe und rechtwinklig zur Längsrichtung liegende Breite besitzt, wobei seine Länge in Längsrichtung wenigsten fünfmal so groß ist wie seine Breite.
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Bevorzugt ist auch, dass der Vorsprung in einer Draufsicht eine punkt- oder kreisförmige Form besitzt.
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Bevorzugt ist auch, dass der Vorsprung einen kegelstumpfförmigen Sockel und ein sich an den Sockel anschließendes distales Ende in Form eines konvexen Kugelsegmentes besitzt.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Höhe des Vorsprungs 0,6 mm bis 1 mm beträgt und dass seine Breite an der breitesten Stelle 0,8 bis 1,5 mm beträgt.
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Bevorzugt ist auch, dass der Radius des Kreisausschnitts 0,3–0,6 mm beträgt und dass eine Höhe des Sockels das 0,8-fache bis 1,2 fache der Höhe der konvexen Wölbung beträgt.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Figuren jeweils gleiche oder zumindest ihrer Funktion nach vergleichbare Elemente. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:
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1 das technische Umfeld der Erfindung in Form einer Schnittdarstellung einer Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung;
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2 einen Querschnitt eines lackierten Quaders zur Erläuterung eines bei der Erfindung ausgenutzten Effektes;
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3 einen Ausschnitt aus einem Montagebereich eines Reflektors, der Merkmale der Erfindung aufweist;
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4 einen Ausschnitt aus einem Montagebereich eines weiteren Reflektors, der Merkmale der Erfindung aufweist; und
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5 einen Schnitt durch einen aus einem Reflektor, der Merkmale der Erfindung aufweist.
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Im Einzelnen zeigt die 1 eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung 10 mit einem Gehäuse 12, dessen Lichtaustrittsöffnung durch eine transparente Abdeckscheibe 14 abgedeckt wird. In Inneren des Gehäuses ist ein Lichtmodul 16 angeordnet. Das Lichtmodul 16 weist eine Halbleiterlichtquelle 18 auf, die auf einem Schaltungsträger 20 befestigt ist. Der Schaltungsträger 20 ist durch eine Klebeverbindung 21 mit dem Montagebereich 22 eines Reflektors 23 verbunden. Der Reflektor 23 weist in seinem Montagebereich 22 Vorsprünge 24 auf, an denen der Schaltungsträger 20 anliegt. Im angelegten Zustand befindet sich der Schaltungsträger 20 in einer vorbestimmten Position in Bezug auf den Reflektor 23. Durch die Klebeverbindung 21 wird der Schaltungsträger 20 in dieser Position festgehalten.
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Die 2 veranschaulicht den bei der Erfindung ausgenutzten Effekt der Kantenflucht. Dazu zeigt die 2 einen Querschnitt eines Quaders 26, der eine Oberfläche besitzt. Der Quader erstreckt sich in einer zur Zeichnungsebene senkrechten Richtung. Seitenflächen 30 des Quaders erscheinen in der 2 als Kanten, und zwischen den Seitenflächen liegende Kanten 32 des Quaders erscheinen in der 2 als Ecken. Für das Folgende wird angenommen, dass der Quader die gleiche Oberflächenbeschaffenheit besitzt wie der Reflektor 22 vor dem Aufbringen der Lackschicht, so dass sich in dem System Oberfläche/Lack die gleiche Oberflächenspannung einstellt.
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Die aufzubringende Lackschicht 34 kann eine erste glättende Lackschicht sein, die Unebenheiten der Reflexionsfläche des bevorzugt aus Kunststoff oder Metall bestehenden Reflektors glättet.
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Die aufzubringende Lackschicht 34 kann aber auch eine transparente Deckschicht sein, die eine hochglänzende metallische Reflexionsschicht des Reflektors vor mechanischen Beschädigungen durch Kratzer und/oder gegen Korrosion schützen soll.
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Beim Aufbringen der Lackschicht 34 stellt sich auf den Kanten 32 eine wesentlich dünnere Dicke der Lackschicht ein als auf den an die Kanten 32 angrenzenden lackierten Flächen 30. Dieses Phänomen ergibt sich durch die Oberflächenspannung der Lackschicht, die den Lack gewissermaßen von den Kanten wegzieht. Dieser Effekt wird in dieser Anmeldung auch als Kantenflucht bezeichnet. Dieser Effekt tritt insbesondere bei Lackschichten auf, die auf dem Lösungsmittel Ethylacetat basieren. Die Verwendung solcher Lackschichten für Reflektoren von Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtungen ist üblich.
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Die Dicke der auf den Kanten 32 verbleibenden Lackschicht ist weitgehend unabhängig von der Dicke der Lackschicht 34, die sich auf den zu der betrachteten Kante 32 benachbarten Flächen 30 einstellt.
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Das bedeutet insbesondere, dass die Lage eines auf solchen Kanten 32 aufliegenden Schaltungsträgers 20 weitgehend von der Dicke der Lackschicht 34 auf den genannten Flächen 30 unabhängig ist. Schwankungen dieser Schichtdicke, die beim Lackieren der Reflektoren von Reflektor zu Reflektor auftreten können, beeinträchtigen daher die Lagegenauigkeit der später anzuklebenden Schaltungsträger nicht.
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Die 3 zeigt einen Querschnitt eines Vorsprungs, der aus einer Oberfläche eines Montagebereiches 22 herausragt. Die Oberfläche des Montagebereichs sei eine x-y-Ebene eines rechtshändigen und rechtwinkligen Koordinatensystems. Dann ist die Richtung, in der der Vorsprung 24 aus der Oberfläche herausragt, die z-Richtung. Wenn ein solcher Vorsprung 24 zusammen mit der an ihn angrenzenden Oberfläche mit einer Lackschicht bedeckt wird, wirkt die Oberflächenspannung hauptsächliche in der Zeichnungsebene, die im dargestellten Fall eine x-z-Ebene ist.
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Die Form des Vorsprungs setzt sich in dieser Ebene aus einem Sockel 24.1 und einer konvex gewölbten Kuppe 24.2 zusammen. Der Sockel 24.1 besitzt in einer Ausgestaltung die Form eines Rechtecks oder, wie hier dargestellt ist, die Form eines Trapezes, dessen kürzere Seite der Kuppe 24.2 zugewandt ist. Die Kuppe besitzt bevorzugt einen Querschnitt in der Form eines Kreisausschnitts.
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In einer Ausgestaltung ist die Ausdehnung des Vorsprungs in der zur Zeichnungsebene senkrechten y-Richtung um mehr als einen Faktor fünf größer sein als die Ausdehnung in der in der Zeichnungsebene liegenden x-Richtung. Es handelt sich dann um einen rippenartigen Vorsprung, dessen vom Sockel ausgehendes distales Ende die Form eines konvexen Zylindersegmentes mit kreisausschnittsförmiger Basis besitzt.
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In einer Draufsicht (Blickrichtung: minus z-Richtung) besitzt ein solcher Vorsprung eine linienhafte Form.
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In einer anderen Ausgestaltung besitzt der Vorsprung einen kegelstumpfförmigen Sockel und ein sich an den Sockel anschließendes distales Ende in Form eines konvexen Kugelsegmentes. In Abgrenzung zu den rippenförmigen Vorsprüngen können diese Vorsprünge als Montagepunkte bezeichnet werden.
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In einer Draufsicht besitzt ein solcher Vorsprung eine kreisförmige oder punktförmige Form.
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Bevorzugt ist auch, dass die Kuppe ohne Stufe und mit stetiger Krümmung tangentenstetig in den Sockel übergeht. Die in z-Richtung zu messende Höhe des Vorsprungs beträgt bevorzugt 0,6 mm bis 1 mm. Seine Breite beträgt an der breitesten Stelle bevorzugt 0,8 bis 1,5 mm. Bei einer kreisausschnittsförmigen Kuppe beträgt der Radius des Kreisausschnitts bevorzugt 0,3–0,6 mm. Die Höhe des geradlinig begrenzten Sockels beträgt bevorzugt das 0,8-fache bis 1,2 fache der Höhe der konvex gewölbten Kuppe.
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Die 4 zeigt Montagebereiche eines Reflektors 23 eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung. Der Reflektor weist neben den Montagebereichen insbesondere eine Reflexionsfläche auf.
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Ein erster Montagebereich 22 weist eine erste Oberfläche 36 auf, die hier parallel zu einer x-y-Ebene ist, und er weist eine zweite Oberfläche 38 auf, die hier parallel zu einer x-z-Ebene sind. Die erste Oberfläche ist eine Breitseite des Montagebereichs, und die zweite Oberfläche ist eine Schmalseite des Montagebereichs. Aus der ersten Oberfläche ragen erste Vorsprünge 24 auf. Die ersten Vorsprünge 24 haben jeweils einen Querschnitt (in x-z-Ebenen), wie er in der 3 dargestellt ist. In einer zu diesem Querschnitt senkrechten Richtung haben Vorsprünge die Form langgestreckter Linien. Die Linien verlaufen nicht in einer Flucht, sondern sie verlaufen mit einem Abstand zueinander, so dass sie eine Ebene definieren. Dabei erheben sich die Vorsprünge 24 jeweils soweit aus der Oberfläche des übrigen Montagebereichs 22 heraus, dass ihre jeweils am weitesten von der übrigen Oberfläche des Montagebereichs entfernt verlaufenden Linien in einer Ebene liegen. Diese Ebene bildet eine Montageebene für den Schaltungsträger 20. Der Schaltungsträger 20 liegt in dieser Ebene auf den Vorsprüngen auf und ist damit in der z-Richtung fixiert.
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Aus der zweiten Oberfläche ragen ebenfalls Vorsprünge 24 heraus und bilden damit einen jeweils einen Anschlag in der y-Richtung für einen Schaltungsträger, der eine zur x-z-Ebene parallele Anlagefläche besitzt.
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Der zweite Montagebereich unterscheidet sich von dem ersten Montagebereich dadurch, dass er eine V-förmige Einkerbung besitzt, die dazu eingerichtet ist, einen aus einem Schaltungsträger herausragenden Pin aufzunehmen. Dadurch kann ein Schaltungsträger, der im Übrigen auf den langgestreckten Rippen aufliegt, auch in der x-Richtung zentriert angeordnet werden. Die Ausnehmungen 40 in den Montagebereichen dienen dazu, die Reflexionsfläche 42 mit dem Licht einer auf dem Schaltungsträger angeordneten Halbleiterlichtquelle zu beleuchten.
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Die 5 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung einer V-förmigen Einkerbung in der zweiten Oberfläche 38 (also der Schmalseite) des zweiten Montagebereichs aus der 4. Auch hier ragt aus der zweiten Oberfläche ein langgestreckter Vorsprung 24 hervor. Dieser Vorsprung weist zwei langgestreckte Abschnitte 24.3, 24.4 auf, die sich geradlinig erstrecken und V-förmig angeordnet sind. In der Spitze der so gebildeten V-Form werden diese beiden Abschnitte durch einen im Raum gekrümmten Abschnitt 25 verbunden, der durch eine Sattelfläche begrenzt wird. Die Sattelfläche geht jeweils stufenlos und mit stetiger Krümmung in die zylindermantelförmigen konvexen Grenzflächen der langgestreckten Abschnitte über.
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Durch diese Form ergibt sich auch in der Spitze der V-Form eine gleichmäßig geringe Dicke der Lackschicht, was zu der erwünschten Positioniergenauigkeit beiträgt.
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An ihren freien Enden sind die rippenarteigen und linienhaft verlaufenden Vorsprünge 24 bevorzugt jeweils konvex abgerundet. Die konvexen Flächen gehen dabei jeweils stufenlos und mit stetiger Krümmung in angrenzende geradlinig begrenzte Flächen der Vorsprünge über. Die Form der Übergange zwischen den Fläche, aus denen die Vorsprünge herausragen, und den Vorsprüngen, sind dagegen von untergeordneter Bedeutung, da sie keinen Einfluss auf die Genauigkeit besitzen, mit der ein Schaltungsträger jeweils positioniert werden kann.
