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Die Erfindung betrifft eine Steckverbindung zur elektrischen Kontaktierung einer Leuchteneinheit einer Rückspiegelanordnung mit dem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs.
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Stand der Technik
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Rückspiegelanordnungen sind häufig mit Funktionen ausgestattet, die eine elektrische Verbindung mit dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs benötigen. Eine derartige Funktion im Außenrückspiegel ist beispielsweise die Wiederholblinkleuchte / Signalgeber, eine Warnanzeige als Spurwechselassistent. Die elektrische Kontaktierung im Außenspiegel muss besonderen Anforderungen genügen und insbesondere wasserdicht ausgeführt sein.
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Es gibt im Allgemeinen zwei Konzepte für eine wasserdichte elektrische Verbindung von Kraftfahrzeugleuchten bzw. Leuchteneinheiten, insbesondere in Außenspiegeln:
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Einen wasserdichten Stecker, der in einer vollständig im Leuchtengehäuse integrierten Buchse eingesteckt ist. Dort ist er verriegelt. In den meisten Fällen weist der Stecker Aufnahmeanschlüsse auf, und die Steckanschlüsse befinden sich innerhalb der Leuchte an der Leiterplatte. Idealerweise handelt es sich bei diesen Steckanschlüssen um Standardbauteile, die einfach auf die Leiterplatte montiert werden können. Einige Stecker erfordern jedoch spezielle Stiftabmessungen, was bedeutet, dass maßgeschneiderte metallische Stanzteile hergestellt werden müssen. Die Stifte sind entweder mit der Leiterplatte verlötet oder darin eingepresst. Letztere sind als Action-Pin-Stifte oder Einpressstifte bekannt. Diese Art von Verbindung kann mehrmals gelöst und wieder verbunden werden.
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Insbesondere, wenn Stecker verwendet werden, die mit Standardbauteilen der Stecker nicht kompatibel sind, sind die Stecker teuer. Manchmal ist die Ausführung der Buchse an der Leuchte aufgrund von Werkzeug- und Schieberrichtungen kompliziert. Wenn Steckerhersteller ihre Teile konzipieren, sind sie als autonome Teile, die nicht in Gehäusen zu integrieren sind, konzipiert. Der erforderliche Platz ist vergleichsweise groß und ist in den Gehäusen der Leuchteneinheiten nicht vorhanden.
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Bei der Anwendung der Verbindung von Leuchten in einem Rückspiegel wird die Verbindung niemals wieder gelöst. Man könnte sagen, dass ein wasserdichter Stecker für diese Anwendung Over-Engineering ist. Es ist immer ein Stecker an der Basis des Außenspiegels zur Verbindung mit dem Fahrzeugkabelbaum vorgesehen („Fahrzeugstecker“). Die Leuchte könnte nur zwei Drähte haben, die in Anschlüssen im Fahrzeugstecker enden. Bei einem Austausch der Leuchte könnten die Anschlüsse von dem Fahrzeugstecker gelöst werden. Bei einer Verbindung werden als Alternative ein von der Leuchteneinheit ausgehender Satz von Drähten verwendet, die auf verschiedene Weise wasserdicht konstruiert werden können:
- - durch Vergießen mit Epoxid.
- - durch an den Drähten geformte Gummidichtungen, wobei die Dichtung zwischen Leuchtengehäuseteile geklemmt wird, die durch Ultraschallschweißen miteinander verbunden werden
- - durch einzelne Drahtdichtungen, wobei jeder Draht durch eine Dichtung geschoben wird. Diese Dichtungen werden später in Hohlräume im Leuchtengehäuse geschoben.
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Im Allgemeinen werden die Drähte auf die Leiterplatte (PCB) gelötet, da ein Stecker innerhalb der Leuchte Nachteile mit sich bringen würde, denn er erfordert viel Platz, ist teuer und ist aufwändiger als eine einfache Verdrahtung.
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Am äußeren Ende des Drahts befindet sich ein Stecker, der mit dem Kabelbaum des Fahrzeugs verbunden ist. In einigen Fällen weist die Leuchte nicht ihren eigenen Stecker auf, sondern ist Teil des Kabelbaums des Außenspiegels. Sie verwendet dann zwei Stifte eines größeren Steckers.
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Die Verdrahtung ist dauerhaft. In den meisten Fällen ist sie eine bewusste Entscheidung und ist nicht als Nachteil anzusehen. Ein echter Nachteil ist die Verlötung der Drähte mit der Leiterplatte, die ein selektives Löten oder sogar Löten von Hand erfordert und daher sehr aufwändig bei der Montage ist.
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Folglich erfordert die Verbindung einen zusätzlichen Vergießprozess, der vergleichsweise teuer ist und viel manuelle Arbeit erfordert. Die Drähte müssen durch die einzelnen Drahtdichtungen und durch kleine Öffnungen im Leuchtengehäuse gezogen werden. Dann müssen die Drähte auf die Leiterplatte geschweißt werden. Es ist ein Spezialwerkzeug erforderlich, um die Dichtungen in die Hohlräume des Leuchtengehäuses zu schieben. Ein Ziehen an den Drähten ist nicht genug, weil die Reibung zwischen Dichtungen und Lampengehäuse zu stark ist. Dies ist deshalb erforderlich, damit die Dichtungen die Hohlräume später nicht verlassen. Es ist jedoch schwierig, die ordnungsgemäße Montage der einzelnen Drahtdichtungen zu gewährleisten, und sie können sich entlang dem Kabel bewegen.
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Insgesamt sind diese Lösungen komplizierter als ein Stecker und erfordern mehr Arbeit. Die Materialkosten sind jedoch geringer als bei den vorgenannten „Steckerlösungen“.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und eine einfache und kostenreduzierte elektrische Kontaktierung einer Leuchteneinheit mit einem wasserdichten Stecker in einer Rückspiegelanordnung vorzuschlagen.
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Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Die Lösung verwendet die Bauteile eines wasserdichten Steckers, wobei die Kunststoffteile des Steckers vollständig im Leuchtengehäuse integriert sind. Insbesondere vorteilhaft ist die Verwendung von Standardbauteilen was eine deutliche Kostenreduktion bewirkt. Die verrastete Klemm/Steckverbindung der bordnetzseitigen Steckelemente und des zugeordneten Gegensteckers der Leiterplatte in Gehäuseelementen des Leuchtengehäuses ist einfach und schnell herstellbar, wobei zusätzlich eine wasserdichte, sichere elektrische Kontaktierung realisiert ist.
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Der üblich im Stand der Technik eingesetzte wasserdichte Stecker ist ein teures Bauteil, welches durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Steckverbindung eingespart werden kann. Nur die inneren Bauteile eines herkömmlichen wasserdichten Steckers werden verwendet, aber das Steckergehäuse ist ein Teil des Leuchtengehäuses. Die zusätzlichen Materialkosten sind vernachlässigbar.
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Die Anordnung ist nicht viel schwieriger als für einen wasserdichten handelsüblichen-Stecker. Statt eines handelsüblichen Steckers müssen zwei bordnetzseitige Stecker 8 montiert werden. Im Vergleich zu bestehenden Lösungen ohne Stecker ist die Montage viel leichter und schneller. Die bordnetzseitigen Stecker können durch den Kabelbaumhersteller geliefert werden. Somit muss der Leuchten- und Spiegelzulieferer keine Drähte und Dichtungen montieren. Das Crimpen ist auch bereits durch den Kabelbaumzulieferer erfolgt. Es ist auch kein Löten erforderlich. Die Stifte des Steckanschlusses werden bereits bei der Leiterplattenmontage an die Leiterplatte gelötet.
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Es ist möglich, die Drähte von Hand zu montieren. Aber ein Spezialwerkzeug dafür ist im Handel erhältlich, wodurch die Montage erleichtert wird. Im Vergleich zu Drähten mit einem Stecker können die einzelnen Drähte durch engere Bereiche hindurchgeführt werden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand in den Zeichnungen schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele beschrieben.
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Es zeigt:
- 1 eine perspektivische Detailansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktierung,
- 2 eine perspektivische Detailansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktierung,
- 3 eine perspektivische Detailansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktierung,
- 4 die erfindungsgemäße Steckverbindung des dritten Ausführungsbeispiels ohne Gehäusebauteile,
- 5 eine perspektivische Ansicht einer Leuchteneinheit gemäß des ersten Ausführungsbeispiels,
- 6 eine perspektivische Ansicht einer Leuchteneinheit gemäß des dritten Ausführungsbeispiels,
- 7 die Leuchteneinheit gemäß der 5 in einer perspektivischen Rückansicht,
- 8a eine perspektivische Ansicht einer Leuchteneinheit gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels,
- 8b die Leuchteneinheit gemäß der 8a in einer perspektivischen Rückansicht,
- 8c die Leuchteneinheit gemäß der 8a in einer perspektivischen Rückansicht mit einer Membranabdeckung im Bereich der Raststellen,
- 9a-9c die Montage bordnetzseitige Steckbuchse/Stecker Leuchteneinheit im Leuchtengehäuse zur Herstellung der elektrischen Kontaktierung in drei Montageschritten; und
- 10a-10e die Montage der bordnetzseitigen Steckbuchse mit Dichtung.
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Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele von Steckverbindungen 1, 1', 1" werden anhand einer Leuchteneinheit 2 für Außenspiegel gezeigt und beschrieben. Die Leuchteneinheit 2 umfasst im Wesentlichen ein Leuchtengehäuse 3 welches einen Innenraum I umschließt, eine im Innenraum angeordnete Leiterplatte (PCB) 4 mit mindestens einem darauf angeordneten Leuchtmittel (LED) 5 sowie einem als Steckanschluss 6 ausgeführtem Gegenstecker, einem der LED zugeordneten Lichtleiter 7. Leuchteneinheiten sind dem Fachmann in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt und werden daher an dieser Stelle nicht nähre beschrieben. Die vorliegende erfindungsgemäße Steckverbindung ist allerdings nicht auf die Anordnung an einer Leuchteneinheit beschränkt. Die erfindungsgemäße Steckverbindung kann auch zur wasserdichten elektrischen Kontaktierung von anderen elektrischen/elektronischen Modulen in Außenrückspiegeln oder im Außenbereich eingesetzt werden.
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Die erfindungsgemäße Steckverbindung 1, 1', 1" zur elektrischen Kontaktierung umfasst im Wesentlichen einen Stecker S mit Steckergehäuse G und zwei bordnetzseitigen Steckern 8 sowie einen Gegenstecker / Steckanschluss 6 der Leiterplatte 4 der Leuchteneinheit 2 mit Standardbauteile wie Drähte, Drahtdichtungen, Stiftleisten, Crimpkontakte. Das Steckergehäuse umfasst Gehäuseelemente 9, 10 die an dem Leuchtengehäuse 3 der Leuchteneinheit 2 angeordnet bzw. mit dem Leuchtengehäuse 3 einstückig ausgeformt sind. Vorzugsweise ist das Leuchtengehäuse mit Gehäuseelementen 9, 10 einstückig in einem Spritzgussverfahren hergestellt.
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In den 10a bis 10e sind die Bauteile des bordnetzseitigen Steckers 8 sowie die Montageschritte zur Montage des als Steckbuchse ausgeführten bordnetzseitigen Steckers 8 gezeigt.
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Der bordnetzseitige Stecker 8 besteht im Wesentlichen aus den in 10a gezeigten Bauteilen: einem einadrigen Kabel 13, einer hülsenförmigen Dichtung 14 mit Dichtlippen 15 sowie einem handelsüblichen Crimpkontakt 16. Das einadrige Kabel 13 wird aus einem mit einer Isolierung 11 ummantelten Draht 12 gebildet. Der Crimpkontakt 16 besteht aus einem ersten Endbereich mit hülsenförmigen Teil 17, einem mittleren Bereich mit Laschen 18 zur Drahtklemmung und einem zweiten Endbereich der zwei weitere Klemmlaschen 19 aufweist. Der hülsenförmige Teil 17 umfasst eine Rastzunge 20. Crimpkontakte sind handelsübliche Bauteile und dem Fachmann bekannt.
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In einem ersten Montageschritt der in der 10a gezeigt ist, wird zunächst das einadrige Kabel durch die hülsenförmige Dichtung 14 hindurch geführt. In der 10b ist zu erkennen, dass der abisolierte Endbereich des Kabels 13 aus der Dichtung herausragt. In einem zweiten Montageschritt wird nun das Kabel 13 mit Dichtung 14 in den Crimpkontakt 16 eingelegt, wobei der Draht 12/abisoliertes Ende des Kabels in dem mittleren Bereich liegt und die Dichtung 14 im zweiten Endbereich aufliegt. Dies ist in der 10c dargestellt. In dem anschließenden Montageschritt erfolgt nun eine Klemmung des Drahtes 12 mittels der Laschen, die zwecks Klemmung auf den Draht gebogen werden. In einem abschließenden Montageschritt, der in der 10d dargestellt ist, wird die Dichtung mittels der Klemmlaschen geklemmt. Hierfür werden die Klemmlaschen 19 auf die Dichtung 14 gebogen. Der montierte Zustand ist in der 10e gezeigt, bei dem die Dichtung 14 über den Crimpkontakt 16 an das Kabel 13 geklemmt ist. Somit kann sich die Dichtung nicht bewegen.
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Aufgrund notwendiger 2 poliger Spannungsversorgungsleitungen umfasst die Steckverbindung zur elektrischen Kontaktierung zwei bordnetzseitige Stecker 8, die gleich aufgebaut sind. Die bordnetzseitigen Stecker 8 werden bei der Montage in ein zugeordnetes Steckergehäuse G gesteckt, wo der Anschluss verriegelt wird. Das Steckergehäuse G ist einteilig mit dem Leuchtengehäuse 3 ausgeformt und wird nachfolgend noch näher beschrieben. Das Innere I des Leuchtengehäuses ist genau wie das ursprüngliche Steckergehäuse, das es ersetzt, geformt. Dies erfordert lange und dünne Teile in dem Formwerkzeug und geringe Toleranzen. Das Äußere dieses Bereichs ist jedoch weniger wichtig, und Einfallstellen wären zum Beispiel kein Problem. Es ist mindestens ein Heber oder Schieber erforderlich, um eine Öffnung für das Verriegeln der Anschlüsse zu erzeugen. Auch das Gegenteil ist möglich: der Hauptkanal wird durch einen Schieber gebildet, und die Öffnung zum Verriegeln wird in der Hauptwerkzeugrichtung 21 entformt. Die Wahl hängt von der Gesamtgeometrie des Leuchtengehäuses 3 und der Position der Leiterplatte 4 ab.
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Im Grunde sind zwei Ausrichtungen der Steckanschlüsse 6 in Bezug auf die Leiterplatte 4 möglich. Die Steckanschlüsse 6 auf der Leiterplatte 4 können entweder vertikal zu der Leiterplattenfläche (siehe 1) oder parallel (siehe 2 und 3) dazu verlaufen. In beiden Fällen sollte die Leiterplatte 4 in der Hauptwerkzeugrichtung des Leuchtengehäuses 3 vorzugsweise seitwärts angebracht sein, da die Geometrien zu ihrem Fixieren dann sehr leicht herzustellen sind. Die Hauptwerkzeugrichtung ist in den Figuren durch den Pfeil 21 angezeigt. Dies ist eine übliche Konstruktion für spiegelmontierte Seitenblinkleuchten. Die Steckanschlüsse 6 umfassen eine Stiftleiste 22 in denen Kontaktierungsstifte/Stifte 23 gehalten sind.
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Bei der Anordnung bei der die Stifte 23 parallel zur Leiterplatte 4 verlaufen, ragen die Stifte beabstandet zur Oberfläche O über den Rand 24 der Leiterplatte 4 heraus. Diese Anordnung ist sehr deutlich in der Abbildung der 9a ersichtlich.
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Die Montage der bordnetzseitigen Stecker 8 sowie der Leiterplatte 4 mit Steckanschlüssen in dem Leuchtengehäuse 3 ist in den 9a - 9c dargestellt. Wie eingangs bereits genannt, weist das Leuchtengehäuse 3, welches in den 9a-9c nur im Ausschnitt gezeigt ist, ein auf der Außenseite A des Leuchtengehäuses angeformtes Gehäuseelement 9 sowie ein in die Innenseite I ragendes Gehäuseelement 10 auf. Die beiden Gehäuseelemente 9, 10 bilden das Steckergehäuse G. Das Gehäuseelement 9 umfasst zwei parallel angeordnete hülsenförmige Abschnitte 25. Die hülsenförmigen Abschnitte sind derart bemessen, dass die Dichtungen 14 der bordnetzseitigen Stecker 8 im montierten Zustand, der in der 9c zu sehen ist, dichtend an der jeweiligen Innenwandung des hülsenförmigen Abschnitts 25 anliegt.
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Das Gehäuseelement 10 umfasst ebenfalls zwei hülsenförmige Abschnitte 26, wobei in jeden der Abschnitte seitlich eine Rastöffnung 27 eingebracht ist. Die Bohrungen der hülsenförmigen Abschnitte 25, 26 sind jeweils fluchtend angeordnet und bilden jeweils einen Kanal zur Aufnahme der bordnetzseitigen Stecker 8. Der nach unten in das Innere I des Leuchtengehäuses ragende Endbereich der hülsenförmigen Abschnitte 26 weist verengte Durchgangsbohrungen 28 auf, die an den Durchmesser der Stifte 23 angepasst sind.
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Bei der Montage der Leiterplatte 4 in Richtung des Pfeils 21 werden die Stifte 23 der Steckanschlüsse 6 durch die Bohrungen 28 der hülsenförmigen Abschnitte 26 gesteckt. Die Bohrungen 28 gewährleisten die ordnungsgemäße Position der Stifte 23 und können sie mechanisch stützen. Hinter den Bohrungen befindet sich der oben genannte Kanal für die Verrastung und Abdichtung der bordnetzseitigen Stecker 8.
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Nachdem die Leiterplatte 4 mit Steckanschlüssen 6 in dem Leuchtengehäuse 3 montiert sind, werden wie es aus der 9b gezeigt ist die bordnetzseitigen Stecker 8 von der Außenseite des Leuchtengehäuses 3 in die zugeordneten hülsenfömigen Abschnitte 25 des Gehäuseelements eingesteckt. Bei dem Einstecken gelangen die Rastzungen 20 der bordnetzseitigen Stecker 8 in Rasteingriff mit den Rastöffnungen 27. Wie es weiterhin aus der 9c ersichtlich ist, wird in dieser Position eine elektrische Kontaktierung zwischen den Stiften 23 und dem bordnetzseitigen Stecker 8 über die Crimpkontakte hergestellt.
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Die Reihenfolge der Montage ist nicht von Bedeutung. Es ist möglich, wie beschieben zuerst die Leiterplatte 4 mit Steckanschlüssen 6 oder zuerst die bordnetzseitigen Stecker 8 zu montieren.
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In den 1 und 5 ist ein erstes Ausführungsbeispiel gezeigt, bei die Stifte 23 vertikal zur Leiterplatte 4 verlaufen. Zur oben beschriebenen Montage muss das Gehäuseelement 10 zum seitlich Einführen der Stifte 23 seitlich Schlitze 29 aufweisen, so dass die Stifte 23 bei der Montage der Leiterplatte 4 hineingleiten können. Die Leiterplatte 4 muss in diesem Fall zuerst montiert werden.
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Die bordnetzseitigen Stecker 8 können immer noch gelöst werden, solange das Leuchtengehäuse nicht durch Schweißen verschlossen ist. Dafür müssen die Rastzungen 20 in Richtung der Rastöffnungen eingedrückt werden, wodurch die bordnetzseitigen Stecker 8 aus dem Leuchtengehäuse 3 herausgezogen werden kann. Wenn es möglich sein sollte, die bordnetzseitigen Stecker 8 selbst nach vollständiger Montage der Leuchteneinheit zu lösen, ist es möglich, die Öffnungen zur Verriegelung an der Außenseite der Leuchte vorzusehen. Sie müssen dann jedoch später verschlossen werden, damit die Leuchte wasserdicht wird. Bei einer sehr anspruchsvollen Konstruktion kann dies durch Kleben einer selbstklebenden Lüftungsmembran über die Öffnungen erfolgen.
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In allen Fällen muss das Prüfen der Dichtigkeit durch Luftüberdruck über die Öffnung für die Lüftungsmembran erfolgen.
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Eine derartige Ausführungsform ist in den 2, 8a-8c gezeigt.
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Die Ausführungsform der 2 und 8a -8c zeigen eine Variante, bei der die Rastöffnungen 27 des Gehäuseelementes 10 von der Außenseite A des Leuchtengehäuses zugänglich sind. Hierdurch ist ein Lösen der Verrastung der bordnetzseitigen Stecker 8 im Leuchtengehäuse 3 bei bereits fertig montierter Leucheneiheit möglich. Das Leuchtengehäuse 3 weist hierfür einen nach oben ragenden rechteckigen Gehäuseabschnitt 30auf. Wie es aus der 8b zu erkennen ist, sind die Rastöffnungen 27 seitlich in den rechteckigen Gehäuseabschnitt 30 eingebracht.
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Wie obenstehend bereits erläutert werden die außenliegenden Rastöffnungen 27 durch eine Lüftungsmembran 31 wasserdicht abgedeckt.
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Bezugszeichenliste
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- 1.
- Steckverbindung
- 2.
- Leuchteneinheit
- 3.
- Leuchtengehäuse
- 4.
- Leiterplatte
- 5.
- Leuchtmittel
- 6.
- Steckanschluss
- 7.
- Lichtleiter
- 8.
- Bordnetzseitiger Stecker
- 9.
- Gehäuseelement
- 10.
- Gehäuseelement
- 11.
- Isolierung
- 12.
- Draht
- 13.
- Einadriges Kabel
- 14.
- Dichtung
- 15.
- Dichtlippen
- 16.
- Crimpkontakt
- 17.
- Hülsenförmiges Teil
- 18.
- Laschen
- 19.
- Klemmlaschen
- 20.
- Rastzunge
- 21.
- Hauptwerkzeugrichtung
- 22.
- Stiftleiste
- 23.
- Stifte
- 24.
- Rand
- 25.
- Hülsenförmiger Abschnitt
- 26.
- Hülsenförmiger Abschnitt
- 27.
- Rastöffnungen
- 28.
- Bohrungen
- 29.
- Schlitze
- 30.
- Gehäuseabschnitt
- 31.
- Lüftungsmembran
