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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befestigen eines elektrischen Geräts entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere zur Befestigung eines elektrischen Sensors oder eines elektrischen Näherungsschalters, mit einer Aufnahmeöffnung zur Aufnahme eines Anschlussstutzens des elektrischen Geräts und mit einem Schwenkhebel zum Fixieren des Anschlussstutzens in der Aufnahmeöffnung, wobei der Schwenkhebel in eine Verriegelungs- und eine Offenstellung schwenkbar ist.
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Elektrische Geräte wie Sensoren oder Näherungsschalter weisen häufig einen Anschlussstutzen auf. Solche Geräte werden über den Anschlussstutzen mit Energie versorgt und können über den Anschluss mit einer übergeordneten Steuereinheit kommunizieren.
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Durch die
DE 19900876 C1 ist eine Befestigungsvorrichtung mit einem Schwenkhebel zum Klemmen eines elektrischen Geräts bekannt, wobei das Klemmelement eine wulstartige Auswölbung aufweist, mit der das Gerät geklemmt wird.
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Durch die
DE 20301144 U1 ist eine Befestigungsvorrichtung zum Haltern eines elektrischen Geräts bekannt, welche einen Schwenkhebel mit einem vorstehenden, gekrümmten Keil aufweist, wobei der Keil zum Klemmen und zum teilweise formschlüssigen Eingriff mit einer Aussparung eines Gerätestutzens ausgebildet ist.
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Klemmen und Einspannen von Geräten wird als nachteilig angesehen, weil Kräfte aufgebracht werden, die auf das Gerät einwirken. Diese Kräfte können am Gerät und am Gerätegehäuse Beschädigungen z.B. durch feine Haarrisse verursachen und in Folge Undichtigkeit hervorrufen. Weiter kann durch Krafteinwirkung die Oberfläche derart beschädigt werden, dass z.B. eine Beschichtung zerstört und/oder wirkungslos wird. Insbesondere wenn der Hebel aus festem, teilweise gehärtetem Material hergestellt ist, und beim Klemmen auf weichere Gehäusematerialien und Beschichtungen trifft, können die weicheren Materialien beschädigt werden. Zudem ist die Herstellung von metallischen Teilen mit wulstartigen oder keilförmigen Klemm-Geometrien aufwändig und teuer. Wird der Hebel dagegen aus einem wärmeempfindlichen Material hergestellt, bspw. aus Kunststoff, kann der unter Spannung stehende Hebel unter Wärmeeintrag relaxieren und durch Verformung seine Spannwirkung verlieren.
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Nachteilig am vorgenannten Stand der Technik ist, dass sich der Verriegelungsmechanismus aufgrund von Erschütterungen und Vibrationen aus der Verriegelungsstellung lösen kann, so dass die Sensorfunktion des Geräts beispielsweise in einer Automatisierungsanlage nicht mehr gegeben ist. Dadurch ist die Sicherheit einer solchen Anlage gefährdet.
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Weiter ist durch die
EP 2985573 A1 eine Befestigungsvorrichtung mit zwei gefederten Schiebern bekannt, wobei der Fixierungsschieber durch den Verriegelungsschieber gehalten ist.
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Als nachteilig wird die aufwändige Konstruktion und die hohe Teileanzahl gesehen, die zur Herstellung einer solchen Befestigungsvorrichtung benötigt wird. Schieber können verschleißen und durch Verschmutzung verklemmen, so dass die Funktion der Halterung versagt und das Gerät nicht mehr hinreichend geklemmt werden kann.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine einfache, verbesserte Befestigungsvorrichtung bereitzustellen, mit welcher sicherheitskritische elektrische Geräte wie Sensoren bzw. Näherungsschalter schnell und betriebssicher reversibel befestigt werden können. Die Vorrichtung soll eine sichere Befestigung bei Schwing- und Schockbelastung gewährleisten. Weiter soll der Befestigungszustand (offen/geschlossen) visuell durch eine Bedienperson erkennbar sein. Weiter soll die Befestigungsvorrichtung ohne Werkzeug händisch bedient werden.
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Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst durch eine Vorrichtung zum Befestigen eines elektrischen Gerätes, wobei die Vorrichtung aus einem Grundkörper und einem Verriegelungsschwenkhebel besteht, der Grundkörper eine Aufnahmeöffnung zur Aufnahme eines Anschlussstutzens des elektrischen Gerätes aufweist, der Schwenkhebel in eine Bohrung des Grundkörpers eingebracht ist und der Schwenkhebel um die Bohrungsachse in eine Verriegelungs- und eine Offenstellung schwenkbar ist.
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Weiter weist der Schwenkhebel einen Wellenzapfen mit zwei Aussparungen auf, welche versetzt um den Zapfen herum angeordnet sind, wobei eine Aussparung mindestens so groß ist wie die Aufnahmeöffnung und die andere Aussparung über wenigstens einen Teil ihrer Aussparungsfläche zum formschlüssigen Eingriff mit einer im Anschlussstutzen vorgesehenen Geometrie bei in Verriegelungsstellung geschwenktem Schwenkhebel ausgebildet ist.
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Bei dem elektrischen Gerät handelt es sich bevorzugt um einen Sensor bzw. ein Sensorgehäuse mit einem im Gehäuse integrierten Sensor.
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Dadurch dass die Befestigungsvorrichtung aus nur zwei Teilen, einem Grundkörper und einem Schwenkhebel besteht, ist die Vorrichtung einfach und kostengünstig herzustellen.
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Aus dem Stand der Technik sind Klemmprinzipien bekannt, die zum Klemmen eine Kraft (ggf. übertragen durch einen Wulst, einen Keil oder einen Schieber) auf das zu klemmende Gerät ausüben.
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Erfindungsgemäß wirken beim Arretieren des Gerätestutzens keine Klemmkräfte auf das Gerät ein, da die Arretierung des Gerätestutzens in der Vorrichtung allein durch Formschluss erfolgt. Das hat den Vorteil gegenüber dem Stand der Technik, dass das Gerät beim Haltern nicht durch Haltekräfte beschädigt oder verklemmt wird, da auf das Gerät keine Haltekraft einwirkt. Dazu weist der Schwenkhebel Aussparungen auf und ist im Grundkörper so positioniert, dass der Schwenkhebel die Aufnahmeöffnung in der offenen Stellung vollständig frei gibt, und in der Verriegelungsstellung das Gerät sicher arretiert und unter Formschluss sperrt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Wellenzapfen Aussparungen in Form von Bohrungen auf. Bohrungen sind fertigungstechnisch einfacher herzustellen als Aussparungen, welche in Form eines Langlochs, eines Rechtecks, oder in einer anderen geometrischen oder organischen Form ausgeführt sind. Zudem sind die Bohrungen so zueinander ausgerichtet, dass die jeweiligen Achsen der Bohrungen in einer Ebene liegen. Die Bohrungen sind dazu versetzt um den Zapfen herum angeordnet, bspw. um 90° versetzt. Dabei ist eine der Bohrungen mindestens so groß wie die Aufnahmebohrung und die andere Bohrung ist kleiner ausgeführt. Weiter ist die kleinere Bohrung über wenigstens einen Teil der Bohrungsmantelfläche zum formschlüssigen Eingriff mit einer im Anschlussstutzen vorgesehenen Geometrie bei in Verriegelungsstellung geschwenktem Schwenkhebel ausgebildet.
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Die radiale Verteilung der zwei Bohrungen über den Umfang des Wellenzapfens wirkt sich derart aus, dass der Schwenkhebel die Aufnahmeöffnung in der offenen Stellung vollständig frei gibt, und das Gerät in die Aufnahmeöffnung eingelegt werden kann; und dass der Schwenkhebel in der Verriegelungsstellung so gedreht ist, dass der Schwenkhebel über die Außenkontur der Bohrung, d.h. über die Bohrungsmantelfläche das eingelegte Gerät mit einer im Anschlussstutzen vorgesehenen Geometrie sperrt. Dazu ist im Anschlussstutzen eine passende Geometrie, eine Gegenkontur zur Aussparungsform vorgesehen, welche mit dem in Verriegelungsstellung gedrehten Schwenkhebel eine formschlüssige Arretierung einnimmt. In Verriegelungsstellung ist das Gerät durch den Schwenkhebel fixiert.
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Weiter weist der Schwenkhebel einen Wellenfortsatz mit einer Rastnase auf, welcher beim Einbringen in den Grundkörper mit dem Grundkörper verrastet, wodurch der Schwenkhebel in der Bohrung des Grundkörpers gegen ein axiales Verschieben gegen den Grundkörper gesichert ist. Die Verrastung der zwei Teile, Grundkörper und Schwenkhebel, ist ohne zur Hilfenahme eines Werkzeugs oder eines Schraubendrehers nicht voneinander lösbar.
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In Weiterbildung der Erfindung ist der Wellenfortsatz so ausgebildet, dass haptische Blockiermittel in den Endstellungen vorgesehen sind, welche beim Betätigen des Schwenkhebels in eine der Endstellungen durch Berührung des Schwenkhebels (haptisch) von der Bedienperson wahrgenommen werden kann. Durch Einrasten eines Noppen in eine Vertiefung wird eine haptische Montagekontrolle erzeugt. Dazu weist der Wellenfortsatz eine Vertiefung auf, in die eine korrespondierende Gegenform einrastet, welche jeweils an den Endlagen am Sockel des Grundkörpers angeordnet ist. Durch die Verrastung ist der Schwenkhebel in den Endlagenstellungen (offen/geschlossen) gesichert und blockiert. Gegenüber einem Verriegelungsschwenkhebel nach dem Stand der Technik bietet der erfindungsgemäße Schwenkhebel eine bessere Fixierung, da durch die Verrastung in den Endlagen eine bessere Sicherung bei Schwing- und Schockbelastung der Befestigungsvorrichtung gewährleistet wird. Ein Lösen des Schwenkhebels unter Schwing- und Schockbelastung aus den Endstellungen heraus wird hiermit wirksam unterbunden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen schematisch:
- 1a eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Befestigen eines elektrischen Geräts in perspektivischer Ansicht;
- 1b ein elektrisches Gerät mit einem Anschlusszapfen passend zur Befestigungsvorrichtung in perspektivischer Ansicht;
- 2a die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung gemäß 1a in geöffneter Stellung;
- 2b die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung gemäß 1a in geschlossener Stellung;
- 3a einen erfindungsgemäßen Schwenkhebel gemäß 1a in einer Front- und einer Rückansicht;
- 3b den Schwenkhebel gemäß 3a in einer gedrehten Ansicht;
- 4 eine Detailansicht des Wellenfortsatzes des erfindungsgemäßen Wellenzapfens;
- 5 eine Ansicht der Befestigungsvorrichtung gemäß der 2b von unten.
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Bei der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen bezeichnen identische Bezugszeichen identische oder vergleichbare Komponenten.
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1a zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Befestigen eines elektrischen Geräts 2 bzw. eines Sensorgehäuses, insbesondere zur Befestigung eines elektrischen Sensors oder eines elektrischen Näherungsschalters, mit einem Grundkörper 10 und einem Schwenkhebel 11, einer Aufnahmeöffnung 15 im Grundkörper 10 zur Aufnahme eines Anschlussstutzens 5 des elektrischen Geräts 2. Der Schwenkhebel 11 dient zur Fixierung des Geräts 2 bzw. des Anschlussstutzens 5 in der Aufnahmeöffnung 15, wobei der Schwenkhebel 11 in eine Verriegelungsstellung V und in eine Offenstellung O schwenkbar ist. In 1a ist der Hebel 11 in Verriegelungsstellung V geschwenkt, so dass das Gerät 2 in der Vorrichtung 1 arretiert und fixiert ist. In der Verriegelungsstellung V ist eine Bewegung des Geräts 2 in Relation zur Befestigungsvorrichtung 1 in allen Raumrichtungen unterbunden. Eine axiale Bewegung zur Vorrichtung 1, wird durch die Schwenkhebelposition (in der Verriegelungsstellung V) und eine radiale Bewegung zur Vorrichtung 1 wird durch eine Verrastung einer am Gerät 2 angebrachten Rastnase 6 mit einer im Grundkörper 10 eingebrachten Rastung 16 wirksam blockiert.
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1b zeigt ein Sensorgerät 2 gemäß 1a mit einem Anschlussstutzen 5. Elektrische Geräte 2 wie Sensoren oder Näherungsschalter weisen häufig einen Anschlussstutzen 5 auf. Das Gerät 2 wird über den Anschlussstutzen 5 mit Energie versorgt und kann über den Anschluss 5 mit einer übergeordneten Steuereinheit kommunizieren. Der Anschlussstutzen 5 weist eine Steckerhülse mit Pins zum Anschluss eines Gegensteckers auf. Über die Pins und einem Außengewinde, hier beispielsweise ein M 12 Gewinde, ist nach industriellem Standard eine Steckverbindung herstellbar. Dazu weist der Anschlussstutzen 5 eine Geometrie G und eine Rastnase 6 auf. Die Rastnase 6 ist auf einem Bund angebracht und dient der Verrastung mit einer in den Grundkörper 10 der Vorrichtung 1 eingebrachten Rastung 16 und als radiale Verdrehsicherung. Der Bund ist größer als das Außengewinde des Anschlussstutzens 5 ausgeführt. Gängige Steckeranschlüsse für Sensoren oder Näherungsschalter weisen Gewindegrößen von M8-, M12- oder M18-Gewinde auf. Die Geometrie G ist zwischen Außengewinde und Bund angeordnet. Die Geometrie G beschreibt eine Vertiefung des Anschlussstutzens 5 in welche sich der Schwenkhebel 11 in Verriegelungsstellung V ganz oder teilweise einfügt und mit welcher eine Bewegung des Geräts 2 in der Verriegelungsstellung V aus der Vorrichtung 1 heraus in axialer Richtung gesperrt ist.
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2a zeigt die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung gemäß 1a in der Offenstellung O. Der Schwenkhebel ist in die geöffnete Stellung geschwenkt. In der hier dargestellten geöffneten Stellung (Endposition 1) ist die im Grundkörper 10 befindliche durchgängige Aufnahmeöffnung 15 vollständig freigegeben, so dass ein Anschlussstutzen 5 vollständig in die Aufnahmeöffnung 15 einbringbar ist. Der Grundkörper 10 weist um die Aufnahmeöffnung 15 Rastungen 16 auf.
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2b zeigt die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung gemäß 1a in geschlossener Stellung, in Verriegelungsstellung V. Der Schwenkhebel ist um 90° geschwenkt (Endposition 2). Die im Grundkörper 10 befindliche Aufnahmeöffnung 15 ist durch den Schwenkhebel 11 teilweise unterbrochen. Der Schwenkhebel 11 weist in dieser Stellung eine Aussparung A2 / B2 auf, welche kleiner als die Aufnahmeöffnung 15 ist. Ist ein Gerät 2 in die Vorrichtung 1 eingebracht, und wird der Schwenkhebel 11 in die Verriegelungsstellung V gebracht, sperrt der Schwenkhebel 11 das Gerät 2 in axialer Richtung. Weiter weist der Grundkörper 10 um die Aufnahmeöffnung 15 Rastungen 16 auf. Die Rastungen 16 sind in 15°-Schritten angeordnet, um das Gerät 1 in dieser Stufung verdreht zur Vorrichtung 1 anbringen zu können. Die am Gerät 1 befindliche Rastnase 6 und der Bund ragen in Verriegelungsstellung V in die jeweilige Aussparung bzw. Rastung 16 am Grundkörper 10 hinein. Die Rastung 16 bewirkt eine Verdrehsicherung des Geräts im arretierten Zustand.
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Die 3a und 3b zeigen einen erfindungsgemäßen Schwenkhebel 11 gemäß 1a in verschiedenen Ansichten. Der Schwenkhebel 11 weist zwei Aussparungen A1, A2 / B1, B2 auf, welche versetzt um den Zapfen herum angeordnet sind.
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In 3a ist ein Schwenkhebel 11 in einer Front- und einer Rückansicht dargestellt. In der Rückansicht ist die Aussparungsfläche AF bzw. die Bohrungsmantelfläche BF gezeigt, welche sich aus der Aussparung A2 bzw. aus der Bohrung B2 ergibt. Diese Fläche ist korrespondierend zu einer im Anschlussstutzen 5 vorgesehenen Geometrie G. Befindet sich ein Anschlussstutzen 5 in der Vorrichtung 1 und wird der Hebel 11 in die Verriegelungsstellung V geschwenkt, ist die Aussparung A2 bzw. B2 über wenigstens einen Teil ihrer Aussparungsfläche AF bzw. Bohrungsmantelfläche BF zum formschlüssigen Eingriff mit einer im Anschlussstutzen 5 vorgesehenen Geometrie G ausgebildet und sperrt das Gerät 2, so dass es axial in der Vorrichtung 1 fixiert und arretiert ist. In der Frontansicht ist die Aussparung A1 bzw. die Bohrung B1 als gestrichelte Kreisfläche dargestellt. Die Fläche ist mindestens so groß wie die Aufnahmeöffnung 15. Der Hebel 11 weist einen Wellenzapfen 12 auf, welcher die Drehachse des Hebels 11 darstellt.
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3b zeigt den Schwenkhebel 11 gemäß 3b in einer um 90° gedrehten Ansicht. In dieser Ansicht ist die Aussparung A2 bzw. die Bohrung B2 als gestrichelte Kreisfläche dargestellt. Im Gegensatz zur Aussparung A1 / Bohrung B1 ist die Fläche kleiner. Weiter ist die Fläche kleiner als die Aufnahmeöffnung 15. Der Wellenzapfen 12 weist einen Wellenfortsatz 13 mit einem Rasthaken auf, mit welchem der Hebel 11 beim Einbringen in den Grundkörper 10 mit dem Grundkörper 10 verrastet, so dass der Hebel 11 in der Bohrung des Grundkörpers gegen ein axiales Verschieben gegen den Grundkörper 10 gesichert ist.
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4 zeigt eine Detailansicht des Wellenfortsatzes 13 des erfindungsgemäßen Wellenzapfens 12 gemäß den 3a, 3b. Der Wellenfortsatz 13 weist einen Rasthaken mit einer Vertiefung 20a auf. Durch den Rasthaken ist der Hebel 11 mit dem Grundkörper 10 verrastbar, so dass der Hebel 11 nach dem Einbringen in den Grundkörper 10 im Grundkörper 10 drehbar gelagert und durch den Rasthaken gegen ein axiales Verschieben gesichert ist. Die Vertiefung 20a wirkt mit einer im Grundkörper 10 vorhandenen Gegenform 20b (siehe 5) zusammen, so dass der Hebel 11 in den Endlagen O, V (Endposition 1, Endposition 2) gegen Erschütterungen und Vibrationen gesichert ist. Eine Gegenform 20b ist im Grundkörper 10 in der Offenstellung O und in der Verriegelungsstellung V eingebracht, so dass der Hebel 11 in den Endlagenstellungen O, V blockierbar ist. Durch die im Grundkörper 10 und im Hebel 11 eingebrachten Blockiermittel 20a, 20b ist gewährleistet, dass das Gerät 2 nicht durch Erschütterungen gelöst wird. Weiter sind die Blockiermittel 20a, 20b so ausgeführt, dass beim Betätigen des Hebels 11 von einer Bedienperson das Erreichen der Endposition O, V haptisch wahrgenommen werden kann und damit eine haptische Montagekontrolle erzeugt wird.
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5 zeigt die Befestigungsvorrichtung gemäß der 2b von unten. Der Grundkörper 10 weist in den Endlagen O, V jeweils eine stiftartige Erhebung auf, die als Gegenform 20b zum Einrasten in die Vertiefung 20a vorgesehen ist. In den Endlagenstellungen O, V des Hebels 11 rastet die Gegenform 20b in die Vertiefung 20a des Hebels 11 ein. Die Blockiermittel 20a, 20b wirken so zusammen, dass der Hebel 11 in den Endlagenstellungen O, V gegen Erschütterungen und Vibrationen gesichert ist. Über den Hebelarm des Hebels 11 kann der Hebel 11 von einer Endlage in eine andere Endlage gedreht und die Befestigungsvorrichtung geöffnet und gesperrt werden.
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Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere in der Einfachheit der Vorrichtung 1. Die Vorrichtung 1 besteht aus zwei Teilen, einem Grundkörper 10 und einem Schwenkhebel 11, der einfach in den Grundkörper einsteckbar ist. Die Vorrichtung ist einfach und kostengünstig herzustellen. Durch die Aussparungen im Schwenkhebel wird eine wirksame Arretierung des Geräts erreicht, ohne eine Klemmkraft auf das Gerät aufzubringen. Durch die Erfindung können Beschädigungen am Gerät durch zu hohe Klemmkräfte wirksam unterbunden werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung, Befestigungsvorrichtung
- 2
- elektrisches Gerät (Sensor, Näherungsschalter)
- 5
- Anschlussstutzen
- 6
- Rastnase
- 10
- Grundkörper
- 11
- Schwenkhebel
- 12
- Wellenzapfen, Zapfen
- 13
- Wellenfortsatz
- 15
- Aufnahmeöffnung
- 16
- Rastung
- 20a
- Blockiermittel, Vertiefung
- 20b
- Blockiermittel, Gegenform
- A1
- Aussparung 1
- A2
- Aussparung 2
- AF
- Aussparungsfläche
- B1
- Bohrung 1
- B2
- Bohrung 2
- BF
- Bohrungsmantelfläche
- G
- Geometrie
- O
- Offenstellung, Endposition 1
- V
- Verriegelungsstellung, Endposition 2
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19900876 C1 [0003]
- DE 20301144 U1 [0004]
- EP 2985573 A1 [0007]
