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Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb, mit einem Gehäuse, in dem eine Elektronik angeordnet ist, wobei die Elektronik an einem in das Gehäuse herausnehmbar eingesetzten Träger angeordnet und über wenigstens eine elektrische Verbindung an ein Steckerteil angeschlossen ist, wobei das Steckerteil mit einem an dem Gehäuse befestigten Gegensteckerteil lösbar verbunden ist.
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Stellantriebe können zur Verstellung von Stellgliedern beispielsweise von Ventilen, Hähnen und/oder Schiebern verwendet werden. In der Regel weisen die Stellantriebe einen Motor und eine wenigstens zur Steuerung des Motors dienende Elektronik auf. Zumeist werden hierbei Elektromotoren eingesetzt.
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Stellantriebe eingangs genannter Art sind bereits bekannt. Hier ist es bisher üblich gewesen, die Elektronik des Stellantriebes auf Leiterplatten zu realisieren, die in einer Vormontage miteinander verbunden werden, wobei an dem Träger des Stellantriebes eine Anschlussdurchführung in Form einer Kabelverbindung vorgesehen ist, an dessen freien Ende das Steckerteil angeordnet ist. Bei der Montage der Elektronik war es daher üblich, dass über den kabelgebundenen Stecker eine elektrische Kontaktierung der Elektronik erfolgte, indem das Steckerteil zunächst mit einem entsprechenden Gegensteckerteil am Gehäuse verbunden wurde, bevor der Träger in das Gehäuse eingesetzt wurde.
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Die Kabelverbindung mit dem Steckerteil musste daher länger ausgebildet sein, als ein durch das Gehäuse ausgebildeter Aufnahmeraum tief war, um den Träger mitsamt der Elektronik anschließend bequem in das Gehäuse einsetzen zu können. Dies hat jedoch den Nachteil, dass zusätzlicher Stauraum für die Kabelverbindung zwischen Steckerteil und Elektronik im Gehäuse bereitgehalten sein muss.
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Andere Lösungen versuchten die Kabellänge der Kabelverbindung zu reduzieren, indem das Gegensteckerteil nicht am Gehäuseboden, sondern an einer Seitenwand des Gehäuses angeordnet wurde. Dies hat jedoch den Nachteil, dass das Gehäuse insgesamt breiter ausgestaltet sein muss im Vergleich zur davorstehenden Lösung, um den Träger an der Steckverbindung vorbei ins Gehäuse einführen zu können. Ferner kann es beim Einführen des Trägers passieren, dass die Steckverbindung teilweise oder ganz aufgehoben wird, indem das Steckerteil beim Einführen des Trägers versehentlich ganz oder teilweise vom korrespondierenden Gegensteckerteil entkoppelt wird. In diesem Fall kann es zu Fehlfunktionen oder Komplettausfall des Stellantriebes kommen.
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Diesbezüglich beschreibt
DE 10 2007 005 321 A1 ein BaukastenSystem für ein Elektromotorsystem, welches aus mehreren Modulen zusammengesetzt ist. Das Elektromotorsystem weist dabei ein in ein Gehäuse herausnehmbar eingesetztes Adaptermodul auf, an welchem ein Elektronikmodul angeordnet ist.
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Aus
WO 2017 102914 A1 ist zudem ein elektrischer Aktuator bekannt, mit dem sich ein motorbetriebenes Ventil kontrollieren lässt. Der Aktuator weist dabei eine elektronische Leiterplatte auf, die an einer Trennwand aus Kunststoff eingeclipst werden kann, um die Leiterplatte innerhalb eines Gehäuses des Aktuators zu platzieren.
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Vor diesem technischen Hintergrund beschäftigt sich die Erfindung damit, die Montage, insbesondere der Elektronik des Stellantriebs, zu vereinfachen.
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Die Lösung dieser Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gegeben. Insbesondere wird erfindungsgemäß zur Lösung der genannten Aufgabe ein Stellantrieb eingangs genannter Art vorgeschlagen, wobei das Steckerteil an dem Träger befestigt ist. Dies hat den Vorteil, dass das Steckerteil bei der Montage mit dem Träger zusammen in das Gehäuse einsetzbar ist und gleichzeitig durch das Einsetzen des Trägers in das Gehäuse eine Kopplung des Steckerteils mit dem Gegensteckerteil am Gehäuse erfolgt. Somit ist es nicht erforderlich das Steckerteil vor Einführung des Trägers mit dem Gegensteckerteil zu verbinden. Die zuvor beschriebene Kabelverbindung kann somit entfallen oder möglichst kurz gehalten werden, so dass die elektrische Verbindung zwischen Steckerteil und Elektronik beim Einsetzen des Trägers in das Gehäuse nicht störend im Weg ist.
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Die elektrische Verbindung kann beispielsweise als Kabelverbindung ausgebildet sein. Das Steckerteil kann beispielsweise männlich oder weiblich ausgebildet sein. Korrespondierend zum Steckerteil kann das Gegensteckerteil ebenfalls männlich oder weiblich ausgebildet sein.
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Nachfolgend werden vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten der Erfindung beschrieben, wobei die Merkmale der Ausgestaltungsvarianten allein oder in Kombination miteinander mit den Merkmalen auf Anspruch 1 kombinierbar sind.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann eine Einsetzrichtung, in welcher der Träger in das Gehäuse einsetzbar ist oder in Gebrauchsstellung eingesetzt ist, mit einer Steckrichtung, in welcher das Steckerteil mit dem Gegensteckerteil verbindbar ist, übereinstimmen. Dies hat den Vorteil, dass das Einsetzen des Trägers in das Gehäuse und das Verbinden von Steckerteil und Gegensteckerteil besonders einfach in einem Schritt erfolgen können.
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Um eine bessere Fixierung des Trägers am Gehäuse und gleichzeitig eine Fixierung der Steckverbindung zwischen Steckerteil und Gegensteckerteil erreichen zu können, ist erfindungsgemäß an dem Träger eine Befestigungsstelle und an dem Gehäuse eine korrespondierende Gegenbefestigungsstelle ausgebildet. Hierbei ist die Steckverbindung derart eingerichtet, dass durch eine Herstellung einer Verbindung der Befestigungsstelle mit der Gegenbefestigungsstelle das Steckerteil in das Gegensteckerteil steckbar ist. Beispielsweise kann die Steckverbindung als eine Gewindeverbindung eingerichtet sein. Dabei kann durch Festziehen des Gewindes, beispielsweise einer Schraube, das Steckerteil in das Gewindegegensteckerteil oder umgekehrt eingeführt werden.
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Die Befestigungsstelle und/oder die Gegenbefestigungsstelle können dabei so angeordnet sein, dass sie bei im eingesetzten Zustand des Trägers im Gehäuse von außen im Gehäuse leicht zugänglich sind, um Einrichten der Kopplung oder ein Lösen der Kopplung zwischen Befestigungsstelle und Gegenbefestigungsstelle zu erleichtern.
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Um eine Behinderung bei der Einführung des Trägers durch das Abstehen von Kabeln zu verhindern, kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Stellantriebs vorgesehen sein, dass an dem Träger eine Zwangsführung für die wenigstens eine elektrische Verbindung ausgebildet ist. Bei der Montage der Elektrik am Träger wird die elektrische Verbindung in die Zwangsführung eingelegt, so dass diese keinen oder kaum zusätzlichen Stauraum bei eingeführtem Träger innerhalb des Gehäuses benötigt. Die Zwangsführung kann beispielsweise als wenigstens eine Klemme, Schiene, Rille, Rastvorrichtungen und/oder Lasche ausgestaltet sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Elektronik eine Leistungselektronik und eine Signalelektronik aufweisen. Die Leistungselektronik kann dabei durch eine Trennplatte von der Signalelektronik getrennt sein.
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Um mittels der Steckverbindung einerseits eine Signalübertragung von und zur Elektronik und andererseits eine Stromversorgung der Elektronik zu ermöglichen, kann das Steckerteil Anschlusselemente für eine oder die Leistungselektronik und/oder Anschlusselemente für eine oder die Signalelektronik aufweisen.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann eine Trennplatte, beispielsweise die bereits zuvor genannte Trennplatte, eine oder die Befestigungsstelle ausbilden. Somit kann ein Träger geschaffen werden, der innerhalb des Gehäuses einen möglichst geringen Platzbedarf hat.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Stellantriebs kann der Träger wenigstens einen Kunststoffrahmen haben, in welchen wenigstens eine Leiterplatte der Elektronik, insbesondere verrastend, herausnehmbar eingeschoben ist. Die Fertigung aus Kunststoff weist gegenüber vorbekannten Verbindungen von Leiterplatten über Zwischenelemente den Vorteil auf, dass nicht geschraubt werden muss und dass der Kunststoff eine gewisse Eigenspannung aufweist, welche die Elektronik-Baugruppen auch bei beispielsweise starker Vibration sicher festhält. Am Kunststoffrahmen können somit Rastelemente ausgebildet sein, die zum Einsetzen von Leiterplatten vorkonfektioniert sind und diese kraftschlüssig und/oder formschlüssig fixieren.
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Eine Befestigungsstelle des Trägers, beispielsweise die bereits zuvor genannte Befestigungsstelle, und das Steckerteil können an einem Metallrahmen ausgebildet sein und/oder befestigt sein. Der Metallrahmen kann somit den zuvor genannten Kunststoffrahmen wenigstens teilweise abdecken. Somit kann der Kunststoffrahmen als Isolator zwischen der Elektronik und dem Metallrahmen eingerichtet sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass auf den Metallrahmen verzichtet wird und der gesamte Träger aus Kunststoff hergestellt ist.
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Die Erfindung betrifft zudem die Verwendung eines an einem Träger befestigten Steckerteils zur elektrischen Kontaktierung einer Elektronik eines Stellantriebes, wobei das Steckerteil in ein an einem Gehäuse befestigtes Gegensteckerteil eingesteckt wird, indem der Träger in einer Einsetzrichtung in das Gehäuse eingesetzt wird, wobei eine Steckrichtung mit der Einsetzrichtung übereinstimmt. Insbesondere kann bei der Verwendung auf einen Stellantrieb, wie hierin beschrieben und beansprucht ist, zurückgegriffen werden. Dies hat den Vorteil, dass ein Einführen des Trägers in das Gehäuse zeitgleich mit der Herstellung der Steckverbindung aus Steckerteil und Gegensteckerteil erfolgt. Somit ist die Montage der Elektronik im Gehäuse erheblich vereinfacht.
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Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben, ist jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt, wobei der Schutzumfang einzig durch die Patentansprüche bestimmt ist.
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Es zeigt:
- 1 eine Seitenansicht einer möglichen Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Stellantriebes, wobei durch die mit den Buchstaben A, B und C gekennzeichneten Schnittlinien unterschiedliche Längsschnitte angedeutet sind,
- 2 den Längsschnitt A-A der Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Stellantriebes aus 1,
- 3 den Längsschnitt B-B der Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Stellantriebes aus 1
- 4 Detailansicht des in 3 gestrichelt umkreisten Bereichs, der die Befestigungsstelle und die Gegenbefestigungsstelle zeigt,
- 5 den Längsschnitt C-C der Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Stellantriebes aus 1,
- 6 eine perspektivische Darstellung des Trägers des Stellantriebes, wobei das Steckerteil mit dem Gegensteckerteil verbunden ist,
- 7 eine weitere perspektivische Darstellung des Trägers des Stellantriebes, wobei das Steckerteil in nicht verbundenem Zustand gezeigt ist.
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In den 1, 2, 3 und 4 ist eine Ausgestaltungsvariante eines im Ganzen mit dem Bezugszeichen 1 bezeichneten Stellantriebs gezeigt.
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Der Stellantrieb 1 weist einen Elektromotor und eine manuelle Betätigungseinrichtung in Form eines Handrades 21 auf, wobei mittels des Elektromotors 20 eine motorische Verstellung und mittels des Handrades 21 eine manuelle Verstellung eines Stellgliedes, beispielsweise eines Ventils, möglich ist.
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Der Stellantrieb 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das einen Aufnahmeraum zum Einsetzen eines Trägers 4 aufweist. Der Stellantrieb 1 ist mit einer Elektronik 3 ausgestattet, die aus dem Gehäuse 2 herausnehmbar ist. Hierzu ist die Elektronik 3 auf einem Träger 4 aufgebracht. Insbesondere ist die Elektronik 3 mit dem Träger 4 formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden. Durch das Gehäuse 2 ist die im Inneren des Gehäuses 2 angeordnete Elektronik 3 besser vor äußeren Einflüssen geschützt.
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Die Elektronik 3 ist über wenigstens eine elektrische Verbindung 5 an ein Steckerteil 6 angeschlossen. Mithilfe des Steckerteils 6 ist ein elektrischer Anschluss der Elektronik 3 an ein Gegensteckerteil 7 möglich. In Gebrauchsstellung, also in eingesetztem Zustand des Trägers 4 im Gehäuse 2, ist das Steckerteil 6 mit dem Gegensteckerteil 7 verbunden. Zwischen dem Steckerteil 6 und dem Gegensteckerteil 7 kann somit eine mechanische und eine elektrische Verbindung hergestellt sein.
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Das Gegensteckerteil 7 ist an dem Gehäuse 2 angeordnet oder ausgebildet. Insbesondere ist das Gegensteckerteil 7 mit dem Gehäuse 2 verbunden, so dass keine Relativbewegung des Gegensteckerteils 7 zum Gehäuse 2 möglich ist.
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Das Steckerteil 6 ist am Träger 4 fest angeordnet, so dass ebenfalls keine Relativbewegung des Steckerteils 6 zum Träger 4 möglich ist. Insbesondere kann das Steckerteil 6 mit dem Träger 4 verschraubt, verklemmt und oder verklebt sein. Somit ist es möglich, dass das Steckerteil 6 mit dem Gegensteckerteil 7 während des Einführens des Trägers 4 in den Aufnahmeraum des Gehäuses 2 mechanisch und elektrisch gekoppelt wird, so dass sie nach dem Einführen des Trägers 4 in das Gehäuse 2 ohne die Durchführung weiterer Schritte miteinander verbunden sind. Zum einen wird dadurch die Montage des Stellantriebes 1 erheblich erleichtert, da anstelle von bisher zwei Schritten, nämlich der Verbindung von Steckerteil 6 und Gegensteckerteil 9 7 sowie dem Einführen des Trägers 4 in den Aufnahmeraum des Gehäuses 2, dies nun in einem einzelnen Schritt gleichzeitig erfolgt.
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Das Gegensteckerteil 7 kann beispielsweise mit einem durch eine Gehäusewand des Gehäuses 2 geführten Netzanschluss 22 verbunden sein.
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Darüber hinaus weist die zuvor beschriebene Ausgestaltung den Vorteil auf, dass üblicherweise verwendete, längere Kabelverbindungen zwischen Steckerteil und Elektronik nicht mehr notwendig sind, da das Gehäuse 2 eine Führung für den Träger 4 aufweist, wodurch der Träger 4 in definierter Weise, vorzugsweise mit lediglich einem Freiheitsgrad, in das Gehäuse 2 einführbar ist. Somit werden Steckerteil 6 und Gegensteckerteil 7 korrekt aufeinander ausgerichtet, so dass beim Einführen des Trägers 4 in das Gehäuse 2 das Steckerteil 6 und das Gegensteckerteil 7 zwangsweise korrekt miteinander verbunden werden. Die Position des Gegensteckerteil 7 am Gehäuse 2 ist somit an die Position des Steckerteils 6 am Träger 4 angepasst.
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Eine Einsetzrichtung 8, in welcher der Träger 4 in das Gehäuse 2 einsetzbar ist und welche beispielsweise durch die zuvor genannte am Gehäuse 2 ausgebildete Führung und/oder eine Gehäuseöffnung definiert sein kann, entspricht einer Steckrichtung 9, mit welcher das Steckerteil 6 und das Gegensteckerteil 7 beim Einführen des Trägers 4 in das Gehäuse 2 miteinander verbunden werden. Somit ist durch eine Bewegung des Trägers 4 relativ zum Gehäuse 2 in einem Freiheitsgrad die Einführung des Trägers 4 in das Gehäuse 2 und die Verbindung von Steckerteil 6 und Gegensteckerteil 7 möglich.
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Um den Träger 4 am Gehäuse 2 befestigen zu können, weist der Träger 4 eine Befestigungsstelle 10 und das Gehäuse eine dazu korrespondierende Gegenbefestigungsstelle 11 auf. In der in der 4 gezeigten Ausgestaltung ist die Befestigungsstelle 10 als eine Schraube und die Gegenbefestigungsstelle 11 als ein Gewinde ausgestaltet. Durch Festziehen der Schraube im Gewinde kann ferner das Steckerteil 6 mit dem Gegensteckerteil 7 verbunden werden, da über die Gewindeverbindung eine bessere Kraftübertragung auf den Träger 4 ermöglicht wird.
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An dem Träger 4 ist eine zur Führung der elektrischen Verbindung 5 vorgesehene Zwangsführung 12 ausgebildet. Die elektrische Verbindung 5, welche beispielsweise als eine Kabelverbindung ausgestaltet sein kann, ist in Montagestellung in die Zwangsführung 12 eingesetzt. Somit kann ein ungewolltes Abstehen der elektrischen Verbindung 5 besser vermieden werden, die beim Einführen des Trägers 4 in das Gehäuse 2 störend wirkt.
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Die Elektronik 3 des Stellantriebes 1 weist eine Leistungselektronik 13 und eine Signalelektronik 14 auf. Die Leistungselektronik 13 und die Signalelektronik 14 können durch eine Trennplatte 15 voneinander getrennt sein.
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Das Steckerteil 6 weist korrespondierend dazu unterteilte Anschlusselemente auf, die entweder der Leistungselektronik 13 oder der Signalelektronik 14 zugeordnet sind. Somit ist der Anschluss der Leistungselektronik 13 und der Signalelektronik 14 über die eine Steckverbindung aus Steckerteil 6 und Gegensteckerteil 7 möglich.
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Die zuvor genannte Trennplatte 15 kann die Befestigungsstelle 10 ausbilden. Insbesondere kann die Trennplatte 15 quer oder senkrecht zur Einsetzrichtung 8 in Montagestellung ausgerichtet sein. Die Befestigungsstelle 10 kann an einer Oberseite der Trennplatte 15 ausgebildet sein, so dass diese beispielsweise mittels eines Werkzeuges von außerhalb des Gehäuses 2 leicht zugänglich ist. Beispielsweise kann ein Schraubenkopf einer als Schraube ausgebildeten Befestigungsstelle 10 an der von außen zugänglichen Oberseite der Trennplatte 15 angeordnet sein.
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Der Träger 4 kann wenigstens zwei Trennplatten 15 aufweisen, die über einen Abstandhalter 19 des Trägers 4 verbunden und beabstandet zueinander angeordnet sind. Der Abstandhalter 19 kann beispielsweise aus einem elektrisch nicht-leitenden Material hergestellt sein. Das Steckerteil 6 kann beispielsweise an der zweiten Trennplatte 15 angeordnet und befestigt sein, wobei die erste, davon beabstandet angeordnete Trennplatte 15 die Befestigungsstelle 10 aufweist.
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Der Träger 4 weist einen Kunststoffrahmen 16 auf, der dazu eingerichtet ist, um mindestens eine Leiterplatte 17 aufzunehmen und zu fixieren. Beispielsweise kann die Leiterplatte 17 in den Kunststoffrahmen 16 eingeschoben und darin mithilfe einer Rastverbindung fixiert werden. Vorzugsweise kann der gesamte Träger 4 aus Kunststoff hergestellt sein. Es ist jedoch auch möglich, dass zumindest der die mindestens eine Leiterplatte 17 tragende Rahmen aus Kunststoff oder einem anderen elektrisch isolierenden Material hergestellt ist. Kunststoff hat den Vorteil, dass es eine Vorspannung der Rahmenelemente ermöglicht, wodurch die Leiterplatte 17 fixierend beaufschlagbar ist. Durch Zurückbiegen der Rahmenelemente ist es möglich, die Leiterplatte 17 aus dem Rahmen 16 zu entnehmen.
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Die Befestigungsstelle 10 und/oder das Steckerteil 6 können an einem Metallrahmen 18, welcher zumindest teilweise durch den zuvor genannten Träger 4 ausgebildet ist, ausgebildet oder befestigt sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stellantrieb
- 2
- Gehäuse
- 3
- Elektronik
- 4
- Träger
- 5
- elektrische Verbindung, insbesondere Kabelverbindung
- 6
- Steckerteil
- 7
- Gegensteckerteil
- 8
- Einsetzrichtung
- 9
- Steckrichtung
- 10
- Befestigungsstelle
- 11
- Gegenbefestigungsstelle
- 12
- Zwangsführung
- 13
- Leistungselektronik
- 14
- Signalelektronik
- 15
- Trägerplatte
- 16
- Kunststoffrahmen
- 17
- Leiterplatte
- 18
- Metallrahmen
- 19
- Abstandhalter
- 20
- Elektromotor
- 21
- Handrad
- 22
- Netzanschluss
