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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines abgewinkelten Steckverbinders mit einem umspritzten Stromschienenpaket, einen abgewinkelten Steckverbinder mit einem umspritzten Stromschienenpaket und einen Sensor mit einem abgewinkelten Steckverbinder.
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Stand der Technik
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Elektrisch leitende Leiterbahnen können von einem elektrisch nichtleitenden Kunststoffmaterial umspritzt werden, um eine Lage der Leiterbahnen sowie einen Isolationsabstand zwischen den Leiterbahnen zu fixieren.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Herstellen eines abgewinkelten Steckverbinders mit einem umspritzten Stromschienenpaket, ein abgewinkelter Steckverbinder mit einem umspritzten Stromschienenpaket sowie schließlich ein Sensor mit einem abgewinkelten Steckverbinder gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des hier vorgestellten Ansatzes ergeben sich aus der Beschreibung und sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Vorteile der Erfindung
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise ermöglichen, durch einen einzelnen Biegevorgang die Stromschienen für einen Steckverbinder bereitzustellen, der in zwei Raumrichtungen verschränkte Anschlussbereiche aufweist.
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Es wird ein Verfahren zum Herstellen eines abgewinkelten Steckverbinders mit einem umspritzten Stromschienenpaket vorgeschlagen,
wobei zum Vorfertigen des Stromschienenpakets zumindest zwei in einer Bezugsebene nebeneinander liegende, zumindest durch einen Isolationsabstand voneinander beabstandete, über Trennstege temporär miteinander verbundene Stromschienen mit je einem in einer Bezugsrichtung ausgerichteten Anfangsbereich, einem in einer Querrichtung ausgerichteten Endbereich, einem kurvenförmigen Übergangsbereich von der Bezugsrichtung in die Querrichtung und einem Biegebereich aus einem elektrisch leitenden Flachmaterial ausgeschnitten werden, wobei die Biegebereiche der Stromschienen an einer gemeinsamen Biegelinie ausgerichtet sind und die Biegelinie in einem Biegelinienwinkel zur Bezugsrichtung ausgerichtet ist,
die Stromschienen unter Verwendung eines ersten Spritzgusswerkzeugs mit zumindest einer Brücke aus einem elektrisch nichtleitenden Kunststoffmaterial verbunden werden,
die Trennstege durchtrennt werden,
unter Verwendung eines Biegewerkzeugs die Stromschienen an den Biegebereichen verformt werden, wobei die Endbereiche der Stromschienen an der Biegelinie um einen Abkantwinkel aus der Bezugsebene heraus abgekantet werden; und
das vorgefertigte Stromschienenpaket unter Verwendung eines zweiten Spritzgusswerkzeugs zwischen dem Anfangsbereich und dem Endbereich mit einem Gehäuse aus einem elektrisch nichtleitenden Kunststoffmaterial umspritzt wird.
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Weiterhin wird ein abgewinkelter Steckverbinder mit einem umspritzten, vorgefertigten Stromschienenpaket vorgeschlagen, wobei das Stromschienenpaket zumindest zwei nebeneinander liegende, zumindest durch einen Isolationsabstand voneinander beabstandete Stromschienen aus einem elektrisch leitenden Flachmaterial aufweist, wobei die Stromschienen je einen in einer Bezugsebene an einer Bezugsrichtung ausgerichteten Anfangsbereich, einen um einen Abkantwinkel aus der Bezugsebene heraus abgekanteten und an einer Querrichtung ausgerichteten Endbereich, einen kurvenförmigen Übergangsbereich von der Bezugsrichtung in die Querrichtung und einen an einer Biegelinie ausgerichteten Biegebereich aufweisen, wobei die Biegelinie zu der Bezugsrichtung unter einem Biegelinienwinkel ausgerichtet ist, wobei das Stromschienenpaket zwischen dem Anfangsbereich und dem Endbereich mit einem Gehäuse aus einem elektrisch nichtleitenden Kunststoffmaterial umspritzt ist.
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Ferner wird ein Sensor mit einem Steckverbinder gemäß dem hier vorgestellten Ansatz vorgeschlagen, bei dem eine Sensorelektronik des Sensors mit den Anfangsbereichen verbunden ist, wobei die die Endbereiche der Stromschienen abgewinkelte elektrische Anschlüsse des Sensors ausbilden.
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Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.
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Unter einem Stromschienenpaket kann ein Bündel von Stromschienen verstanden werden, die nebeneinander angeordnet sind und im Wesentlichen dem gleichen Verlauf folgen. Die Stromschienen des Stromschienenpakets werden in einem gemeinsamen Arbeitsschritt hergestellt. Es können auch mehrere Stromschienenpakete nebeneinander und im gleichen Arbeitsschritt hergestellt werden. Ein elektrisch leitendes Flachmaterial kann ein metallisches Blech sein. Das Flachmaterial kann zum Ausschneiden stückweise oder als Bandmaterial bereitgestellt werden. Das Ausschneiden kann beispielsweise durch Laserschneiden oder Stanzen erfolgen.
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Das erste Spritzgusswerkzeug kann pro umspritzbaren Stromschienenpaket zumindest einen Formhohlraum zum Urformen der Brücke aufweisen. In dem Spritzgusswerkzeug können in einem Arbeitsschritt auch mehrere Stromschienenpakete umspritzt werden. Das Spritzgusswerkzeug kann auch Aussparungen für die Stromschienen aufweisen. Die Stromschienen können von den Aussparungen eng umschlossen werden, um die Formhohlräume gegen ein Ausdringen des Kunststoffmaterials abzudichten.
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Die Trennstege können ebenfalls durch Stanzen oder Laserschneiden durchtrennt werden. Die abfallenden Trennstege können wiederverwendet werden. Zum Abkanten kann die Biegelinie an einer Biegekante gebogen werden. Die Biegebereiche können mit einem definierten Biegeradius gebogen werden. Das Durchtrennen der Trennstege kann mit dem Abkanten in einem gemeinsamen Arbeitsschritt erfolgen.
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Das zweite Spritzgusswerkzeug kann Aufnahmen für die Brücken aufweisen. Das Stromschienenpaket kann über die Brücken im zweiten Spritzgusswerkzeug ausgerichtet werden.
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Die Stromschienen für mehrere Stromschienenpakete können als regelmäßiges Muster aus dem Flachmaterial ausgeschnitten werden. Die Stromschienenpakete können über die Trennstege mit einem Randbereich des Musters verbunden bleiben. Das Flachmaterial kann am Randbereich zu dem ersten Spritzgusswerkzeug transportiert werden. Die Stromschienenpakete können beim Durchtrennen der Trennstege aus dem Muster vereinzelt werden. Das Muster kann insbesondere aus Bandmaterial ausgeschnitten werden. Durch den Randbereich kann das Stromschienenpaket transportiert und ausgerichtet werden.
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Die Brücken können aus dem gleichen Kunststoffmaterial hergestellt werden, wie das Gehäuse. Die Brücken können im Gehäuse aufgehen. So kann eine gute Verbindung erreicht werden.
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Die Endbereiche können parallel seitlich versetzt zu der Biegelinie angeordnet sein. So können die Endbereiche beim Abkanten um die Biegelinie rotieren und nach dem Abkanten symmetrisch zur Bezugsebene ausgerichtet sein. Die Querrichtung kann innerhalb einer Fertigungstoleranz in dem Biegelinienwinkel zu der Bezugsrichtung ausgerichtet sein. Der Biegelinienwinkel kann je nach Anforderung frei gewählt werden.
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Die Stromschienen können zumindest je einen Versatzbereich aufweisen. Ein Versatzbereich kann zwischen dem Anfangsbereich und dem Biegebereich angeordnet sein. Alternativ oder ergänzend kann ein Versatzbereich zwischen dem Übergangsbereich und dem Endbereich angeordnet sein. Durch einen Versatzbereich kann eine Parallelverschiebung zweier angrenzender Bereiche erreicht werden. Durch den Versatzbereich, insbesondere durch zwei Versatzbereiche kann der Steckverbinder kompakt ausgeführt werden.
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Die Anfangsbereiche und/oder Endbereiche können als Steckpins geformt sein und konisch zulaufen. Die Anfangsbereiche und/oder Endbereiche können aus dem Gehäuse zumindest teilweise hervorstehen. Durch eine konische Ausführung können die Steckpins gut in ein entsprechendes Gegenstück eingeführt werden.
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Das Gehäuse kann im Bereich der Anfangsbereiche und/oder Endbereiche rohrförmig bis über ein Ende der Stromschienen hinaus verlängert sein. Die Verlängerung des Gehäuses kann als Schutz für die Anfangsbereiche und/oder Endbereiche dienen. Zusätzlich kann die Verlängerung Führungsflächen zum Führen eines Gegenstücks des Steckverbinders aufweisen. Ebenso kann zumindest ein Verriegelungselement an der Verlängerung vorgesehen sein, um das Gegenstück in einer eingesteckten Position zu verriegeln.
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Das Gehäuse kann ein Befestigungselement zum Befestigen des Steckverbinders an einem Strukturbauteil aufweisen. Ein Befestigungselement kann beispielsweise ein Befestigungsauge sein. Das Befestigungsauge kann seitlich das Gehäuse überragen. Ein Strukturbauteil kann beispielsweise ein Teil einer Radaufhängung sein.
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Es wird darauf hingewiesen, dass einige der möglichen Merkmale und Vorteile der Erfindung hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen beschrieben sind. Ein Fachmann erkennt, dass die Merkmale des Verfahrens, des Steckverbinders und des Sensors in geeigneter Weise kombiniert, angepasst oder ausgetauscht werden können, um zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen.
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Figurenliste
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.
- 1a zeigt eine Darstellung eines Sensors gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 1b zeigt Darstellungen eines Herstellungsvorgangs eines herkömmlichen Stromschienenpakets für einen Steckverbinder;
- 2 zeigt eine Schnittdarstellung eines Steckverbinders gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- 3 zeigt eine Darstellung von Fertigungszwischenständen zum Vorfertigen von Stromschienenpaketen gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Merkmale.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1a zeigt eine Darstellung eines Sensors 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Sensor 100 ist hier ein Radgeschwindigkeitssensor für ein Rad eines Fahrzeugs. Der Sensor 100 ist hier aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt. Ein Steckverbinder 102 ist mit einem Träger 104 für eine Sensorelektronik des Sensors 100 verbunden. Aufgrund eines beschränkten Bauraums im Bereich einer Radaufhängung des Fahrzeugs weist der Sensor 100 eine abgewinkelte Form auf, bei der der Steckverbinder 102 einen in einer Haupterstreckungsrichtung des Trägers ausgerichteten Anschluss für die Sensorelektronik und eine quer zu der Haupterstreckungsrichtung ausgerichtete Steckkupplung 106 als elektrischen Anschluss des Sensors 100 aufweist.
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Der Sensor 100 weist ferner ein Befestigungselement 108 zum Befestigen an der Radaufhängung auf. Das Befestigungselement ist auf Höhe des Anschlusses zwischen dem Steckverbinder 102 und dem Träger 104 angeordnet. Das Befestigungselement 108 ist hier als Befestigungsöse ausgeführt. Eine Befestigungsrichtung der Öse ist im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsrichtung des Trägers 104 ausgerichtet.
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In einem Ausführungsbeispiel sind der Steckverbinder 102 und der Träger 104 einstückig ausgeführt. Der Steckverbinder 102 und der Träger 104 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 110 ausgeführt. Dabei kann die Sensorelektronik beim Herstellen des Sensors dichtumspritzt werden oder nach dem Spritzgussprozess in einer verschließbaren Aussparung des Gehäuses 110 angeordnet werden und mit den durch das Gehäuse 110 umspritzten Stromschienen verbunden werden.
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In einem Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 110 zum Ausbilden der Steckkupplung rohrförmig ausgeführt. In einem Innenraum der Steckkupplung sind die Stromschienen vor Beschädigung und vor Berührung geschützt. Die Stromschienen sind hier durch das Gehäuse 110 verdeckt. Das Gehäuse 110 erstreckt sich über die Stromschienen hinaus.
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1b zeigt Darstellungen eines Herstellungsvorgangs von herkömmlichen elektrischen Kontaktpins 112 für einen Steckverbinder 102. Die herkömmlichen Kontaktpins 112 werden ausgeschnitten, gebogen und tordiert. Die herkömmlichen Kontaktpins 112 können beispielsweise in einem herkömmlichen Sensor 100 verbaut werden. Die Kontaktpins 112 werden aus ebenem Blech ausgeschnitten. Die ausgeschnittenen Kontaktpins 112 weisen eine im Wesentlichen in einer Richtung gestreckte Form auf. Nach dem Ausschneiden werden die Kontaktpins 112 vorumspritzt. Je ein Ende der Kontaktpins 112 wird an einer Biegestelle 114 aus der Ebene heraus abgekantet. Anschließend werden die Kontaktpins 112 in einem Verdrehbereich 116 helixartig gegeneinander verdreht, um die abgekanteten Enden seitlich auszurichten. Das Verdrehen ist dabei nicht vollständig reproduzierbar, wodurch eine weitere Verarbeitung zu dem Steckverbinder 102 erschwert wird.
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2 zeigt eine Schnittdarstellung eines Steckverbinders 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Steckverbinder 102 entspricht im Wesentlichen dem in 1 dargestellten Steckverbinder. Der Steckverbinder 102 weist ein durch das Gehäuse 110 umspritztes, vorgefertigtes neuartiges Stromschienenpaket 200 auf. Das Stromschienenpaket 200 weist zumindest zwei nebeneinander liegende Stromschienen 202 aus einem elektrisch leitenden Flachmaterial beziehungsweise Bandmaterial auf. Die Stromschienen 202 sind zumindest durch einen Isolationsabstand 204 voneinander beabstandet. Die Stromschienen 202 weisen je einen in einer Bezugsebene 206 an einer Bezugsrichtung 208 ausgerichteten Anfangsbereich 210, einen um einen Abkantwinkel 212 aus der Bezugsebene 206 heraus abgekanteten und an einer Querrichtung 214 ausgerichteten Endbereich 216, einen kurvenförmigen Übergangsbereich 218 von der Bezugsrichtung 208 in die Querrichtung 214 und einen an einer Biegelinie 220 ausgerichteten Biegebereich 222 auf.
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Die Biegebereiche 222 sind zwischen den Anfangsbereichen 210 und den Übergangsbereichen 218 angeordnet. Die Bezugsrichtung 208 ist hier durch eine Mittellinie 224 zwischen den Anfangsbereichen 210 dargestellt. Die Anfangsbereiche 210 sind parallel zueinander ausgerichtet. Die Endbereiche 216 sind ebenfalls parallel zueinander ausgerichtet. Die Anfangsbereiche 210 und die Endbereiche 216 ragen teilweise aus dem Gehäuse 110 heraus.
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Die Biegelinie 220 ist zu der Bezugsrichtung 208 unter einem Biegelinienwinkel 226 ausgerichtet. Die Biegelinie 220 schneidet die Mittellinie 224 also unter dem Biegelinienwinkel 226. Die Endbereiche 216 und die Übergangsbereiche 218 liegen in einer um den Abkantwinkel 212 zu der Bezugsebene 206 quer verlaufenden Abkantebene 228. Die Abkantebene 228 und die Bezugsebene 206 schneiden sich in der Biegelinie 220. An der Biegelinie 220 knickt eine Verlängerung der Mittellinie 224 um den Abkantwinkel 212 ab und verläuft weiter in der Abkantebene 228. Die Querrichtung 214 ist hier durch eine weitere Mittellinie 230 zwischen den Endbereichen 216 dargestellt. Eine Verlängerung der weiteren Mittellinie 230 schneidet die Verlängerung der Mittellinie 224 unter einem Querwinkel 232. Hier entspricht der Querwinkel 232 dem Biegelinienwinkel 226. Die in der Querrichtung 214 verlaufende weitere Mittellinie 230 liegt also parallel zu der Biegelinie 220 in der Abkantebene 228.
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Das Stromschienenpaket 200 ist zwischen dem Anfangsbereich 210 und dem Endbereich 216 mit dem Gehäuse 110 aus einem elektrisch nichtleitenden Kunststoffmaterial umspritzt. Die Anfangsbereiche 210 und die Endbereiche 216 liegen teilweise frei und stehen aus dem Gehäuse 110 hervor.
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3 zeigt eine Darstellung von Fertigungszwischenständen zum Vorfertigen eines Stromschienenpakets 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Stromschienenpaket 200 entspricht dabei im Wesentlichen dem Stromschienenpaket in 2. Es sind Fertigungszwischenstände vor dem Umspritzen zum Herstellen des Gehäuses dargestellt. Im Gegensatz zu der Darstellung in 2 weisen die Endbereiche 216 einen größeren Abstand 204 zueinander auf, als die Anfangsbereiche 210. Zusätzlich zur Darstellung in 2 weisen die Stromschienen 202 zwischen den Anfangsbereichen 210 und den Endbereichen 216 Versatzbereiche 300, 302 auf. Die ersten Versatzbereiche 300 sind zwischen den Anfangsbereichen 210 und den Biegebereichen 222 angeordnet. Die zweiten Versatzbereiche 302 sind zwischen den Übergangsbereichen 218 und den Endbereichen 216 angeordnet.
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Durch die ersten Versatzbereiche 300 sind die Biegebereiche 222 und die Übergangsbereiche 218 um einen ersten Versatz seitlich zu der Mittellinie 224 versetzt angeordnet. Infolge des ersten Versatzes sind die Endbereiche 216 näher an den Anfangsbereichen 210 angeordnet. Das Stromschienenpaket 200 kann so kompakt ausgeführt sein. Durch die zweiten Versatzbereiche 302 sind die Übergangsbereiche 218 um einen zweiten Versatz seitlich von der weiteren Mittellinie 230 angeordnet. Der zweite Versatz ist pro Stromschiene 202 unterschiedlich groß, wodurch der größere Abstand 204 resultiert. Durch die zweiten Versatzbereiche 302 ist die weitere Mittellinie 230 innerhalb einer Fertigungstoleranz koaxial zu der Biegelinie 220 durch beide Biegebereiche 222 ausgerichtet. Nach dem Abkanten kommt einer der Endbereiche 216 in einem Abstand oberhalb der Bezugsebene zu liegen, während der andere Endbereich 216 im gleichen Abstand unterhalb der Bezugsebene zu liegen kommt.
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Der Biegelinienwinkel 226 ist hier größer als 90°. Insbesondere ist der Biegelinienwinkel 226 92,5°. Der Biegelinienwinkel 226 kann variiert werden, um unterschiedliche Einbausituationen abzudecken.
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Im ersten Fertigungszwischenstand sind die Stromschienen aus einem Blech ausgeschnitten, aber noch über Trennstege 304 aus dem Blech mit einem Randbereich 306 des Blechs und untereinander verbunden. Beim Ausschneiden sind seitliche Vertiefungen 310 aus den Stromschienen 202 geschnitten worden, um einen Formschluss zu Brücken 308 aus einem Kunststoffmaterial zu ermöglichen. Die Endbereiche 216 sind als Steckpins einer Steckverbindung ausgebildet und konisch zulaufend ausgeführt.
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Im zweiten Fertigungszwischenstand sind die Stromschienen 202 weiterhin über die Trennstege 304 mit dem Randbereich 306 und untereinander verbunden. Unter Verwendung eines ersten Spritzgusswerkzeugs sind die Brücken 308 aus dem elektrisch nichtleitenden Kunststoffmaterial im Bereich der Vertiefungen 310 angespritzt worden. Da das Kunststoffmaterial die Vertiefungen 310 ausfüllt, ist beim Umspritzen des Stromschienenpakets 200 der Formschluss zwischen den Stromschienen 202 und den Brücken 308 hergestellt worden. Eine erste Brücke 308 ist zwischen den Anfangsbereichen 210 und den ersten Versatzbereichen 300 angespritzt worden. Eine zweite Brücke 308 ist zwischen den Endbereichen 216 und den zweiten Versatzbereichen 302 angespritzt worden.
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Im dritten Fertigungszwischenstand sind die Trennstege 304 getrennt worden. Das Stromschienenpaket 200 ist jetzt nicht mehr mit dem Randbereich 306 verbunden. Ebenso sind die Stromschienen 202 untereinander nicht mehr elektrisch leitend verbunden. Die Brücken 308 stellen eine mechanische Verbindung und die Abstände 204 zwischen den Stromschienen 202 sicher.
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Im vierten Fertigungsschritt sind die Biegebereiche verformt und die Endbereiche 216, die zweiten Versatzbereiche 302 sowie die Übergangsbereiche 218 sind gegenüber den weiterhin in der Bezugsebene angeordneten ersten Versatzbereichen 300 und den Anfangsbereichen 210 um den Abkantwinkel abgekantet worden. Die Endbereiche 216, die zweiten Versatzbereiche 302 sowie die Übergangsbereiche 218 sind jetzt in der Abkantebene 228 angeordnet.
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In einem nachfolgenden Fertigungsschritt wird das Stromschienenpaket 200 in ein zweites Spritzgusswerkzeug eingelegt und das Gehäuse angespritzt. Wenn die Stromschienen 202 für das Gehäuse mit dem gleichen Kunststoffmaterial umspritzt werden, wie für die Brücken 308, kann das Kunststoffmaterial der Brücken 308 zumindest teilweise aufgeschmolzen werden und mit dem eingespritzten Kunststoffmaterial vermischt werden. Bei unterschiedlichen Kunststoffmaterialien ist eine Schmelztemperatur der Brücken 308 entscheidend, ob eine Vermischung stattfinden wird.
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In einem Ausführungsbeispiel wird das Stromschienenpaket 200 aus Endlosmaterial beziehungsweise Rollenmaterial ausgestanzt, um den ersten Fertigungszwischenstand zu erreichen. Das Stromschienenpaket 200 und der Randbereich 306 bilden dabei ein regelmäßiges Muster aus, in dem eine Vielzahl gleichartiger Stromschienenpakete 200 nebeneinander angeordnet sind. Beim Stanzen können Handhabungsgeometrien 312 in den Randbereich 306 gestanzt werden. Unter Verwendung der Handhabungsgeometrien 312 kann das Endlosmaterial von Verarbeitungsschritt zu Verarbeitungsschritt transportiert werden und in den verwendeten Werkzeugen ausgerichtet werden. Durch das Trennen der Trennstege 308 werden die Stromschienenpakete 200 vereinzelt.
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Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie „aufweisend“, „umfassend“, etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
