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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochvolt-Vorrichtung für eine Hochvoltanwendung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 1.
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Aktuelle Hochvolt-Systeme (Leistungselektronik, Hochvolt-Batterie, E-Motor, ...) im Automobilbereich werden mittels Sicherheitssystemen wie zum Beispiel Berührschutzmaßnahmen und Abschaltsystemen abgesichert.
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In der
DE 10 2014 012 320 B3 ist ein Batteriemodul offenbart, wobei das Batteriemodul ein den elektrischen Pol elektrisch isolierendes Gehäuse umfasst, durch welches ein Berührschutz für die Schraube und den elektrischen Pol bereitgestellt ist.
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Eines der gängigen Systeme ist mittels einer elektrischen Schleife alle abnehmbaren Teile (z.B. Stecker und Deckel) abzufragen und bei entsprechender Unterbrechung dieser Abfrageschleife die Hochvoltsicherheitsrelevanten Bereiche abzuschalten und spannungsfrei zu machen. In vielen Erzeugnissen erfolgt dies mittels zweier zusätzlicher Pins eines bestehenden Steckers (z. B. Fahrzeugsignalstecker oder Abgriff Klimakompressor).
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird eine Hochvoltvorrichtung zum Betreiben einer Hochvoltanwendung vorgeschlagen. Die Hochvoltvorrichtung umfasst ein elektrisch isolierendes Gehäuse und eine am Gehäuse angeordnete Berührungsschutzabdeckung, die einen Hochvoltbereich der Hochvoltvorrichtung in dem Gehäuse abdeckt. Weiterhin umfasst die Hochvoltvorrichtung eine Niedervolt-Steckbuchse, in die ein Niedervoltstecker in einer Einsteckrichtung einsteckbar ist, wobei sich die Berührschutzabdeckung über die Niedervolt-Steckbuchse erstreckt. Weiterhin ist in der Berührschutzabdeckung eine Aussparung ausgebildet, durch die hindurch der Niedervoltstecker in die Niedervolt-Steckbuchse einsteckbar ist.
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Vorteile der Erfindung
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Gegenüber dem Stand der Technik weist die Hochvoltvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs den Vorteil auf, dass eine Hochvoltgefährdung durch einen Nutzer der Hochvoltvorrichtung verringert wird. Die an das Gehäuse montierte Berührschutzabdeckung deckt den Hochvoltbereich der Hochvoltvorrichtung ab, so dass er für Nutzer nicht zugänglich ist und somit keine Hochvoltgefährdung für den Nutzer darstellt. Wird die Berührschutzabdeckung vom Gehäuse abgenommen, so besteht für den Nutzer eine potentielle Gefahr, da der Hochvoltbereich der Hochvoltvorrichtung frei liegt. Bei der erfindungsgemäßen Hochvoltvorrichtung kann die Berührschutzabdeckung nur vom Gehäuse abgenommen werden, wenn der Niedervoltstecker aus der Niedervolt-Steckbuchse ausgesteckt ist. Bei an das Gehäuse montierter Berührschutzabdeckung ragt der Niedervoltstecker nämlich durch die Aussparung in der Berührschutzabdeckung hindurch und befestigt somit die Berührschutzabdeckung, so dass die Berührschutzabdeckung nicht abgenommen werden kann. Erst nachdem der Niedervoltstecker aus der Niedervolt-Steckbuchse ausgesteckt ist, ist die Berührschutzabdeckung nicht mehr durch den Niedervoltstecker in der Aussparung an dem Gehäuse befestigt und kann vom Gehäuse abgenommen werden. Durch das Ausstecken des Niedervoltsteckers wird aber wird der Hochvoltbereich in dem Gehäuse spannungsfrei geschalten und es besteht keine Gefahr mehr für den Nutzer. Der Hochvoltbereich ist dem Nutzer somit bei der erfindungsgemäßen Hochvoltvorrichtung nur zugänglich, wenn der Niedervoltstecker ausgesteckt ist und somit der Hochvoltbereich entladen und für den Nutzer nicht mehr gefährlich ist. Somit wird vor Öffnen der Berührschutzabdeckung der Niedervoltstecker abgezogen und die Entladung des gesamten Systems erfolgt.
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Unter Hochvolt im Sinne der Erfindung wird die entsprechende in der Fahrzeugtechnik verwendete Bezeichnung für Systeme verstanden, welche mit Wechselspannungen über 30 V bis 1 kV oder mit Gleichspannungen über 60 V bis 1,5 kV betrieben werden. Entsprechend werden mit Niedervolt Systeme bezeichnet, die mit Wechselspannungen unter 30 V oder mit Gleichspannungen unter 60 V betrieben werden.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindungen werden durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale ermöglicht.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel umfasst die Hochvoltvorrichtung ein mechanisches Federelement, wobei ein erster Bereich des mechanischen Federelements fest mit dem Gehäuse verbunden ist und das mechanische Federelement quer zur Einsteckrichtung des Niedervoltsteckers in die Niedervolt-Steckbuchse elastisch ausgebildet ist, wobei ein zweiter Bereich des Federelements von der Berührschutzabdeckung von der Niedervolt-Steckbuchse weggedrückt ist und somit vorgespannt ist, wobei sich das Federelement bei vom Gehäuse entfernter Berührschutzabdeckung durch die Elastizität des Federelements derart verformt, dass der zweite Bereich des Federelements quer über die Niedervolt-Steckbuchse ragt, so dass die Niedervolt-Steckbuchse durch den zweiten Bereich des Federelements blockiert ist, so dass der Niedervoltstecker nicht mehr in die Niedervolt-Steckbuchse einsteckbar ist. So wird durch das Federelement, das bei vom Gehäuse abgenommener Berührschutzabdeckung die Niedervolt-Steckbuchse versperrt, verhindert, dass der Niedervoltstecker bei abgenommener Berührschutzabdeckung und somit freiliegendem Hochvoltbereich in die Niedervoltsteckbuchse eingesteckt werden kann. So wird einer Hochvoltgefährdung durch Wiedereinstecken des Niedervoltsteckers bei abgenommener Berührschutzabdeckung vorgebeugt. Das Federelement wird beim erneuten Anbringen der Berührschutzabdeckung an das Gehäuse durch die Berührschutzabdeckung von der Niedervolt-Steckbuchse weggedrückt, so dass der Niedervoltstecker wieder in die Niedervolt-Steckbuchse eingesteckt werden kann. Bei der Hochvoltvorrichtung kann die Berührschutzabdeckung also nur von dem Gehäuse abgenommen werden, wenn der Niedervoltstecker ausgesteckt wird. Ist die Berührschutzabdeckung vom Gehäuse abgenommen kann der Niedervoltstecker nicht mehr eingesteckt werden, da die Niedervolt-Steckbuchse von dem Federelement blockiert ist.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Berührschutzabdeckung einen Steckbereich umfasst, in dem die Aussparung ausgebildet ist, wobei der Steckbereich in direktem Kontakt mit dem Federelement steht und das Federelement von der Niedervolt-Steckbuchse wegdrückt. Der Steckbereich sorgt somit gleichzeitig dafür, dass die Berührschutzabdeckung nur vom Gehäuse abgenommen kann, wenn der Niedervoltstecker ausgesteckt ist, und dass beim Anbringen der Berührschutzabdeckung die Niedervolt-Steckbuchse wieder freigegeben wird, so dass der Niedervoltstecker wieder eingesteckt werden kann.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das mechanische Federelement aus einem gebogenen Blech ausgebildet ist. Ein so ausgebildetes Federelement ist vorteilhaft einfach zu fertigen und es können vorteilhaft gut und einfach der erste Bereich des Federelements, der an dem Gehäuse befestigt ist, und der zweite Bereich des Federelements, der elastisch ausgebildet ist und von der Berührschutzabdeckung zur Seite gedrückt werden kann, als flache Bereiche mit Auflageflächen an dem Gehäuse bzw. an der Berührschutzabdeckung ausgebildet sein.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das mechanische Federelement in einer Richtung senkrecht zur Einsteckrichtung des Niedervoltsteckers in die Niedervolt- Steckbuchse elastisch verformbar ist und bei einem Montieren der Berührungsschutzabdeckung an dem Gehäuse in dieser Richtung senkrecht zur Einsteckrichtung von der Niedervolt-Steckbuchse weggedrückt wird. So kann das Federelement beim Anbringen der Berührschutzabdeckung vorteilhaft seitwärts durch die Berührschutzabdeckung von der Niedervolt-Steckbuchse weggedrückt werden.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Aussparung in der Berührschutzabdeckung derart ausgebildet ist, dass der Niedervoltstecker im in die Niedervolt-Steckbuchse eingestecktem Zustand durch die Aussparung hindurchgesteckt ist, so dass die Berührschutzabdeckung in diesem Zustand nicht von dem Gehäuse abnehmbar ist. Somit wird ein Entfernen der Berührschutzabdeckung bei eingestecktem Niedervoltstecker verhindert und der Nutzer der Hochvoltvorrichtung vor dem Hochvoltbereich der Hochvoltvorrichtung geschützt.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Niedervoltstecker derart mit dem Hochvoltbereich in dem Gehäuse verbunden ist, dass bei ausgestecktem Niedervoltstecker der Hochvoltbereich spannungsfrei geschaltet wird. Somit wird der Hochvoltbereich beim Ausstecken des Niedervoltsteckers aus der Niedervolt-Steckbuchse entladen und stellt keine Gefahr für den Nutzer mehr dar, so dass die Berührschutzabdeckung dann auch gefahrfrei abgenommen werden kann.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Aussparung in dem Steckbereich der Berührschutzabdeckung oberhalb der Niedervolt-Steckbuchse angeordnet ist, so der Niedervoltstecker durch die Aussparung der Berührschutzabdeckung hindurch in die Niedervolt-Steckbuchse einsteckbar ist.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die die Berührschutzabdeckung bei eingestecktem Niedervoltstecker den Niedervoltstecker umlaufend umgibt. So kann bei eingestecktem Niedervoltstecker die Berührschutzabdeckung nicht abgenommen werden, da diese an durch den Stecker an dem Gehäuse befestigt ist.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer Hochvoltvorrichtung,
- 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Hochvoltvorrichtung mit von dem Gehäuse abgenommener Berührschutzabdeckung,
- 3 das erste Ausführungsbeispiel der Hochvoltvorrichtung mit auf das Gehäuse aufgesetzter Berührschutzabdeckung,
- 4 das erste Ausführungsbeispiel der Hochvoltvorrichtung ohne die Berü hrsch utzabdeckung,
- 5 ein Ausführungsbeispiel eines mechanischen Federelements für die Hochvoltvorrichtung,
- 6 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Hochvoltvorrichtung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In 1 ist eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Hochvoltvorrichtung dargestellt. Ein Hochvoltbereich 6 der Hochvoltvorrichtung 1 ist in einem Gehäuse 5 angeordnet. Eine Berührschutzabdeckung 20 verschließt das Gehäuse 5, so dass der Hochvoltbereich 6 der Hochvoltvorrichtung 1 nicht zugänglich ist und somit ein Nutzer der Hochvoltvorrichtung 1 vor dem Hochvoltbereich der Hochvoltvorrichtung 1 geschützt ist. Der Hochvoltbereich 6 der Hochvoltvorrichtung 1 ist mit einer Niedervolt-Steckbuchse 7 verbunden und wird über diese mit Strom versorgt. Dazu ist in die Niedervolt-Steckbuchse 7 ein Niedervolt-Stecker 80 eingesteckt, der über ein Kabel 81 mit Strom versorgt wird.
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Unter Hochvolt im Sinne der Anmeldung wird die entsprechende in der Fahrzeugtechnik verwendete Bezeichnung für Systeme verstanden, welche mit Wechselspannungen über 30 V bis 1 kV oder mit Gleichspannungen über 60 V bis 1,5 kV betrieben werden. Entsprechend werden mit Niedervolt Systeme bezeichnet, die mit Wechselspannungen unter 30 V oder mit Gleichspannungen unter 60 V betrieben werden.
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Die Berührschutzabdeckung 20 ist derart ausgebildet, dass, wenn sie an dem Gehäuse 5 angeordnet ist, der Niedervolt-Stecker 80 durch sie hindurch in die Niedervolt-Steckbuchse 7 eingesteckt ist. Dazu ist in der Berührschutzabdeckung 20 eine Aussparung 21 ausgebildet, durch die der Niedervolt-Stecker 7hindurchgesteckt werden kann. Die Aussparung 21 der Berührschutzabdeckung 20 ist dabei bei geschlossenem Gehäuse 5, das heißt, wenn die Berührschutzabdeckung das Gehäuse 5 verschließt, über der Niedervolt-Steckbuchse 7 ausbildet. Die Innenkontur der Aussparung 21 ist dabei einer Außenkontur des Niedervolt-Steckers 7 und/ oder einer Kontur der Niedervolt-Steckbuchse 7 angepasst, so dass der Stecker zwar durch die Aussparung 21 hindurch in die Niedervolt-Steckbuchse 7 eingesteckt werden kann aber gleichzeitig durch den eingesteckten Niedervolt-Stecker 80 die Berührschutzabdeckung 20 sicher am Gehäuse 5 befestigt ist und das Gehäuse nicht geöffnet werden kann. Die Berührschutzabdeckung 20 kann beispielsweise zusätzlich an dem Gehäuse 5 angeschraubt sein.
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Wie in 1 dargestellt umfasst die Hochvoltvorrichtung 1 weiterhin ein mechanisches Federelement 40. Ist, wie in 1, die Berührschutzabdeckung 20 an dem Gehäuse 5 angeordnet und befestigt, so wird das Federelement 40 von der Berührschutzabdeckung 20 niedergedrückt. Die Aussparung 21 nimmt dann den Platz oberhalb der Niedervolt-Steckbuchse 7 ein, an dem sich das Federelement 40 im entspannten Zustand, bei abgenommener Berührschutzabdeckung 20 befindet. Das Federelement 40 kann dazu beispielsweise entgegen einer Richtung, in der die Berührschutzabdeckung 20 auf das Gehäuse 5 aufgesetzt werden kann, federelastisch ausgebildet sein.
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In 2 ist ein Ausführungsbeispiel der der Hochvoltvorrichtung 1 dargestellt. In einem Gehäuse 5, das an einer Seite eine Öffnung aufweist ist ein Hochvoltbereich 6 mit elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen, die im Hochvoltbereich betrieben werden, angeordnet. Über die Öffnung sind die elektrischen und/oder elektronischen Bauelement des Hochvoltbereichs 6 zugänglich. Die Öffnung des Gehäuses 5 ist durch eine Berührschutzabdeckung 20 verschließbar. Dazu kann die Berührschutzabdeckung 20 an dem Gehäuse 5 angebracht und befestigt werden. An dem Gehäuse ist weiterhin eine Niedervolt-Steckbuchse 7 ausgebildet, in die der in 2 nicht dargestellte Niedervoltstecker 80 eingesteckt werden kann und über die die elektrischen und/oder elektronischen Bauteile im Gehäuse 5 mit Strom versorgt werden können. Die Niedervolt-Steckbuchse 7 ist in dem ersten Ausführungsbeispiel an der von der Öffnung der Gehäuses 5 abgewandten Seite des Gehäuses 5 ausgebildet.
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An der Berührschutzabdeckung 20 ist ein Abdeckbereich 23 ausgebildet, der in der Hochvoltvorrichtung 1 als Deckel zum Verschließen der Öffnung des Gehäuses 5 dient. Der Abdeckbereich 23 der Berührschutzabdeckung 20 bedeckt dabei den Hochvoltbereich 6 der Hochvoltvorrichtung 1 und verhindert, dass ein Nutzer diesen Bereich berühren kann, wenn die Berührschutzabdeckung 20 am Gehäuse 5 angebracht ist.
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Weiterhin ist an der Berührschutzabdeckung 20 ein Steckbereich 22 ausgebildet, in dem die Aussparung 21 für den Niedervoltstecker 80 ausgebildet ist. Der Steckbereich 22 ist fest mit dem Abdeckbereich 23 der Berührschutzabdeckung 20 verbunden. Die Berührschutzabdeckung 20 kann dabei beispielsweise als gestanztes und gebogenes Blechteil ausgebildet sein.
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In 3 ist ein Ausschnitt der Hochvoltvorrichtung aus 2 gezeigt, wobei in 3 die Berührschutzabdeckung 20 an dem Gehäuse 5 angeordnet ist. Ist die Berührschutzabdeckung 20 an dem Gehäuse angeordnet, so wird die Öffnung des Gehäuses 5 verschlossen und die Aussparung 21 in der Berührschutzabdeckung 20 ist oberhalb des Niedervoltsteckers 80 angeordnet.
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Wie in 3 dargestellt ist umfasst die Hochvoltvorrichtung 1 ein mechanisches Federelement 40. Das Federelement 40 ist elastisch ausgebildet und kann von der Berührschutzabdeckung 20 verformt werden. Dabei ist das Federelement 40 quer zu einer Einsteckrichtung E, in der Niedervoltsteckers 80 in die Niedervolt-Steckbuchse 7 einsteckbar ist, federelastisch ausgebildet. Ist die Berührschutzabdeckung 20 an dem Gehäuse 5 angeordnet, ist das Federelement 40 vorgespannt und von der Berührschutzabdeckung 20 von der Niedervolt-Steckbuchse 7 weggedrückt. Dabei ist das Federelement 40 quer zu der Einsteckrichtung E von der Niedervolt-Steckbuchse 80 weggedrückt. Das weist dabei zwei Bereiche auf. Ein erster Bereich 41 des Federelements 40 ist fest mit dem Gehäuse 5 verbunden. Der erste Bereich 41 des Federelements 40 kann beispielsweise an dem Gehäuse 5 angeschraubt sein. Ein zweiter Bereich 42 des Federelements 40 ist mit dem ersten Bereich 41 des Federelements 40 verbunden. Der zweite Bereich 42 ist bezüglich des ersten Bereichs 41 und bezüglich des Gehäuses 5 beweglich, wobei bei Bewegung des zweiten Bereichs 42 das Federelement 40 elastisch verformt wird. Bei an dem Gehäuse 5 angeordneter Berührschutzabdeckung 20 ist das Federelement 40 elastisch verformt und der zweite Bereich 42 des Federelements 40 von der Niedervolt-Steckbuchse 7 weggedrückt. Dies ist in 3 dargestellt.
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Die Hochvoltvorrichtung 1 mit nicht an dem Gehäuse 5 angeordneter Berührschutzabdeckung 20, das heißt abgenommener Berührschutzabdeckung 20, ist in 4 dargestellt. Ist die Berührschutzabdeckung 20 nicht am Gehäuse 5 angeordnet, ist das federelastische Federelement 40 nicht mehr elastisch verformt, sondern entspannt. In diesem Zustand ragt das Federelement 40 oberhalb der Niedervolt-Steckbuchse 7 in einer Richtung quer zur Einsteckrichtung E über die Niedervolt-Steckbuchse 7, so dass der Weg zum Einstecken des Niedervoltsteckers 80 in die Niedervolt-Steckbuchse 80 blockiert ist und der Niedervoltstecker 80 nicht in die Niedervolt-Steckbuchse 80 eingesteckt werden kann.
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Das in dem Ausführungsbeispiel der 3 und 4 dargestellte Federelement 40 ist aus einem Blech gefertigt. Das Federelement kann beispielsweise durch Stanzen und Biegen gefertigt sein. Der zweite Bereich 2 des Federelements 40 ist beispielsweise Z-förmig gebogen und somit federelastisch ausgebildet. In dem ersten Bereich 41 des Federelements 40 ist beispielsweise ein Loch zur Aufnahme einer Schraube ausgebildet, wodurch das Federelement 40 an dem Gehäuse 5 befestigt werden kann. Der erste Bereich 41 des Federelements 40 weist dabei einen ersten flächigen Auflagebereich auf, an dem das Federelement 40 flächig an dem Gehäuse 5 aufliegt. Der zweite Bereich 42 des Federelements 42 weist beispielsweise einen zweiten flächigen Auflagebereich auf, an dem die Berührschutzabdeckung 20 an dem zweiten Bereich 42 aufliegt. Der zweite flächige Auflagebereich ist beispielsweise senkrecht zu dem ersten flächigen Auflagebereich angeordnet. Der zweite Auflagebereich kann, wie in den in der Anmeldung dargestellten Ausführungsbeispielen, senkrecht zu dem beispielsweise flächig ausgebildeten Steckbereich 22 der Berührschutzabdeckung 20 angeordnet sein. In den 5 und 6 sind weitere Ausführungsbeispiele des Federelements 42 dargestellt. Dabei kann das Federelement 40 entsprechend der Form des Steckbereichs 22 der Berührschutzabdeckung 20 und der gewünschten Federhärte des elastischen Bereichs in seiner Form variiert werden.
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Selbstverständlich sind auch weitere Ausführungsbeispiele und Mischformen der dargestellten Ausführungsbeispiele möglich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014012320 B3 [0003]
