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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Leistungsverteilung für ein Kraftfahrzeug sowie einen modularen Stecker für eine solche Vorrichtung.
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Die Vorrichtung zur Leistungsverteilung weist einen Leistungsverteiler mit daran angeschlossenen Steckern auf. Leistungsverteiler dienen in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz zum Anschluss einer eingehenden elektrischen Versorgungsleitung an mehrere abgehende Versorgungsleitungen. Die abgehenden Versorgungsleitungen sind über Sicherungselemente abgesichert, welche innerhalb des Leistungsverteilers angebracht sind.
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Üblicherweise sind mehrere abgehende Versorgungsleitungen, die ein Teil-Bordnetz versorgen, zu einem gemeinsamen Teil-Kabelsatz zusammengefasst und über einen Stecker angeschlossen.
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Es sind Stecker bekannt, bei denen innerhalb eines Steckergehäuses Kontaktträgermodule angeordnet sind, welche jeweils mehrere Leitungskontakte aufweisen, an denen jeweils eine Leitungsader der abgehenden Versorgungsleitung beispielsweise durch Crimpen angeschlossen ist. Aufgrund der unterschiedlichen Zweckbestimmungen der abgehenden Versorgungsleitungen weisen diese unterschiedliche Leitungsquerschnitte auf. Entsprechend sind die Kontaktträgermodule auch unterschiedlich ausgebildet und beispielsweise für die Aufnahme von Leitungskontakten mit Leitungsadern mit unterschiedlichen Querschnitten und für unterschiedliche Nennströme ausgebildet. Stecker, bei denen unterschiedliche Kontaktträgermodule eingesetzt sind, werden auch als Hybrid-Stecker bezeichnet. Je nach Bedarf wird ein jeweiliger Hybrid-Stecker mit für das jeweilige Teil-Bordnetz geeigneten, unterschiedlichen Kontaktträgermodulen bestückt.
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Im Hinblick auf eine kostengünstige, automatisierte Fertigung eines Kabel- oder Leitungssatzes wird allgemein ein automatengerechtes Steckerdesign angestrebt. Hierunter wird insbesondere verstanden, dass die Kontaktträgermodule derartiger modularer Hybrid-Stecker automatisch mit den einzelnen mit den Leitungskontakten vorkonfigurierten Leitungsadern bestückt werden können.
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Der Leistungsverteiler weist Gegensteckelemente auf, auf die die Steckkontakte der Kontaktträgermodule aufgesteckt werden. Bei herkömmlichen Leistungsverteilern sind die Gegensteckelemente häufig auf einem Träger, beispielsweise einer Leiterplatte angebracht. Über einen separaten Leitungsabschnitt sind diese dann über ein jeweiliges Sicherungselement mit der eingehenden Versorgungsleitung verbunden. Bei der Verwendung einer Leiterplatte als Träger ist der Leitungsabschnitt durch eine Leiterbahn auf der Leiterplatte gebildet.
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Um den zusätzlichen Verdrahtungsaufwand über die separaten Leitungsabschnitte zwischen den Gegensteckelementen und der Sicherung zu vermeiden wird häufig eine sogenannte Direktkontaktierung angestrebt, bei der ein jeweiliger Steckfuß einer jeweiligen Sicherung direkt und ohne separaten Leistungsabschnitt über den Stecker angeschlossenen kontaktiert wird.
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Aus
DE 10 2005 054 350 A1 ist eine modular aufgebaute Stromverteilerbox zu entnehmen, bei der eine elektrische Verbindung zwischen einer Relaisaufnahme und Sicherungsaufnahmen über eine feste Nebenstromschiene erfolgt.
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Aus
DE 10 2017 212 598 A1 ist ein modularer Stecker zu entnehmen, bei dem in ein Steckergehäuse Buchseneinsätze eingesetzt sind, die jeweils mehrere Kontaktelemente aufnehmen.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung zur Leistungsverteilung für ein Kraftfahrzeug eine kostengünstige Montage und eine Anpassung an unterschiedliche Bordnetz-Designs mit geringem Aufwand zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Vorrichtung zur Leistungsverteilung für ein Kraftfahrzeug
- - mit einem Leistungsverteiler mit einem Gehäuse, in dem mehrere Sicherungen in zumindest einer sich in einer Längsrichtung erstreckenden Reihe angeordnet sind,
- - mit einem im Gehäuse angeordneten Stromverteilerelement mit mehreren ersten (Steck-) Kontaktaufnahmen, die in einer sich in einer Längsrichtung erstreckenden Reihe angeordnet sind, wobei die ersten Kontaktaufnahmen bevorzugt aus einer horizontalen Ebene nach oben senkrecht zur Längsrichtung abstehen und beispielsweise als Kontaktgabeln ausgebildet sind,
- - mit zumindest einem modularen Stecker mit einem Steckergehäuse, in dem mehrere, modular in das Steckergehäuse einsetzbare, insbesondere einschiebbare Kontaktträgermodule angeordnet sind, wobei die Stecker von außen in einer Steckrichtung in das Gehäuse einsteckbar sind und die Kontaktträgermodule jeweils mehrere zweite Kontaktaufnahmen aufweisen,
- - die Sicherungen jeweils zwei in einer Querrichtung um einen Abstand beabstandete Steckfüße aufweisen nämlich einen ersten Steckfuß und einen zweiten Steckfuß, und wobei
- - der erste Steckfuß jeweils in eine der ersten Kontaktaufnahmen des Stromverteilerelements eingesteckt ist und der zweite Steckfuß bei angeschlossenem Stecker jeweils direkt in eine der zweiten Kontaktaufnahmen der Kontaktträgermodule eingesteckt ist.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung weiterhin gelöst durch einen modularen Stecker für eine solche Vorrichtung. Dieser weist ein Steckergehäuse auf, in dem mehrere, modular in das Steckergehäuse einsetzbare Kontaktträgermodule angeordnet sind, wobei diese jeweils mehrere zweite Kontaktaufnahmen aufweisen. Die Kontaktträgermodule sind für eine Direktkontaktierung mit den zweiten Steckfüßen der Sicherungselemente des Leistungsverteilers ausgebildet.
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Bei den Sicherungen handelt es sich insbesondere um übliche im Kraftfahrzeugbereich eingesetzte Flach(steck)sicherungen, speziell gemäß ISO 8820-3. Diese sind als Schmelzsicherungen ausgebildet und weisen allgemein zwei Steckfüße auf, die auch als Sicherungsstäbe bezeichnet werden und die über einen Schmelzsicherungs-Streifen miteinander verbunden sind. Der Bereich des Schmelzsicherung-Streifens ist von einem isolierenden Gehäuse eingehaust, aus dem die beiden Steckfüße heraustreten. Derartige Flachsicherungen gibt es in unterschiedlichen, genormten Größen, die entsprechend auch für unterschiedliche Nennströme ausgebildet sind. Die unterschiedlichen Flachsicherungen unterscheiden sich hinsichtlich mehrerer Eigenschaften und insbesondere sowohl im Hinblick auf den Abstand der beiden Steckfüße zueinander als auch im Hinblick auf die Länge der Steckfüße. Weiterhin unterscheiden sich die unterschiedlichen Flachsicherungen auch im Hinblick auf eine Dicke, eine Breite und/oder eine Fase der Steckfüße.
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Die Kontaktträgermodule sind typischerweise gebildet aus einem Träger aus einem Isoliermaterial, in dem vorzugsweise mehrere Leitungskontakte, nachfolgend als zweite Kontaktaufnahmen bezeichnet, isolierend zueinander angeordnet sind. Beispielsweise sind pro Kontaktträgermodul in einem solchen Träger 2-5 und beispielsweise drei zweite Kontaktaufnahmen angeordnet. Die einzelnen zweiten Kontaktaufnahmen innerhalb eines Kontaktträgermoduls sind dabei typischerweise in Längsrichtung und bevorzugt ausschließlich in Längsrichtung nacheinander angeordnet, d.h. sie sind innerhalb eines Kontaktträgermoduls nicht nebeneinander angeordnet. Alternativ hierzu sind sie beispielsweise mehrreihig, insbesondere zweireihig angeordnet. Bevorzugt ist die zuvor erwähnte einreihige Anordnung.
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Durch die modulare Ausgestaltung, bei der die Kontaktträgermodule in das Steckergehäuse einsetzbar sind, ist eine Bestückung des Steckergehäuses mit auch unterschiedlichen Kontaktträgermodulen ermöglicht, sodass eine individuelle Anpassung des Steckers an den jeweiligen Einsatzzweck ermöglicht ist. Die einzelnen Kontaktträgermodule sind bevorzugt von der Seite her, also quer zur Längsrichtung in das Steckergehäuse einschiebbar. Die Einschieberichtung entspricht dabei insbesondere der Längsrichtung. Die einzelnen Kontaktträgermodule sind durch Ihren Aufbau automatisiert mit den Leitungskontakten bestückbar.
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Aufgrund der unmittelbaren Kontaktierung der zweiten Steckfüße in den Kontaktträgermodulen ist eine Direktkontaktierung in Kombination mit einem modularen Stecker verwirklicht.
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Insgesamt werden hierdurch die Vorteile erzielt, dass eine automatisierte Fertigung mit geringem Verdrahtungsaufwand sowie durch die Direktkontaktierung insgesamt ein kompaktes Design erreicht ist. Dadurch ist insgesamt eine kostengünstige Montage und durch den modularen Stecker auch eine Anpassung an unterschiedliche Bordnetz-Designs mit geringem Aufwand ermöglicht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind innerhalb der Reihe der Sicherungen unterschiedliche Sicherungen vorgesehen, die sich im Hinblick auf einen Abstand zwischen den beiden Steckfüßen unterscheiden. Bei den unterschiedlichen Sicherungen handelt es sich jedoch um den gleichen Typ, also Flachsicherungen, wie sie zuvor beschrieben wurden. Der Stecker und damit die Kontaktträgermodule sind entsprechend für die Aufnahme von unterschiedlichen Sicherungen ausgelegt, die sie im Hinblick auf den Abstand ihrer Steckfüße unterscheiden. Ergänzend unterscheiden sich die Sicherungen beispielsweise auch im Hinblick auf die Länge und/oder Breite ihrer Steckfüße oder auch im Hinblick auf die Dicke und Geometrie (Fase) der Steckfüße. Der Stecker ist daher insgesamt als ein Hybrid-Stecker ausgebildet, welcher für Leitungskontakte mit abgehenden Versorgungsleitungen mit unterschiedlichen Nennquerschnitten sowie zur Direktkontaktierung mit Sicherungen für unterschiedliche Nennströme ausgebildet ist. Durch die unterschiedlichen Sicherungen unterscheiden sich daher die Rastermaße und damit auch die Geometriefaktoren zum einen der Sicherungen, zum anderen aber auch der Kontaktträgermodule. Je nach Sicherung weisen die Kontaktträgermodule unterschiedliche Aufnahmeschächte sowie typischerweise auch unterschiedliche zweite Kontaktaufnahmen auf, die in den Aufnahmeschächten einliegen. Die Unterschiede betreffen beispielsweise die Position, insbesondere einen Abstand relativ zu einer Seitenwand des Steckers und/oder die Größe (Breite und/oder Höhe) der Aufnahmeschächte und damit der zweiten Kontaktaufnahmen.
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In bevorzugter Ausgestaltung sind innerhalb der zumindest einen Reihe an Sicherungen die einen Kontaktaufnahmen, entweder die ersten Kontaktaufnahmen oder die zweiten Kontaktaufnahmen, entlang einer geraden Linie und insbesondere parallel zur Längsrichtung angeordnet. Die anderen Kontaktaufnahmen, also entweder die zweiten Kontaktaufnahmen oder die ersten Kontaktaufnahmen, sind demgegenüber - bezogen auf die Längsrichtung - seitlich versetzt zueinander angeordnet.
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Bevorzugt sind die ersten Kontaktaufnahmen entlang der geraden Linie angeordnet und die zweiten Kontaktaufnahmen sind in Querrichtung seitlich versetzt zueinander angeordnet. Hierunter wird verstanden, dass die zweiten Kontaktaufnahmen in Längsrichtung nicht auf einer gemeinsamen geraden Linie angeordnet sind, sondern in Querrichtung an verschiedenen Querpositionen angeordnet sind. Durch diese Maßnahme wird den unterschiedlichen Rastermaßen Rechnung getragen. Gleichzeitig sind speziell beim Design des Stromverteilerelements, welches die ersten Kontaktaufnahmen ausbildet, keine speziellen Maßnahmen zur Anpassung an unterschiedliche Rastermaße erforderlich. Die unterschiedlichen Rastermaße werden vielmehr auf Seiten des Steckers durch eine geeignete Ausgestaltung der Kontaktträgermodule berücksichtigt. Durch die einzelnen individuellen Kontaktträgermodule ist dies mit geringem Aufwand und auch unter Beibehaltung der Bestückbarkeit des Steckers mit den Kontaktträgermodulen möglich.
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Insbesondere wird durch diese Maßnahme auch den beengten Platzverhältnissen bei der angestrebten Direktkontaktierung Rechnung getragen. Da zum einen zwischen den beiden Steckfüßen häufig nur wenige Millimeter Abstand bestehen und gleichzeitig bei der Kontaktierung innerhalb dieses Raster- und Abstandsmaßes eine Wand des Kontaktträgermoduls sowie häufig auch eine Wand des Steckergehäuses aufgenommen werden muss, ist eine möglichst nahe Anordnung der zweiten Kontaktaufnahmen an einer Seitenwand des Kontaktträgermoduls und ggf. des Steckers erforderlich.
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In bevorzugter Ausgestaltung weisen die Kontaktträgermodule einen Steckbereich auf, welcher über das Steckergehäuse in Steckrichtung zum Gehäuse hin um eine Höhe hinausragt, wobei die Höhe derart bemessen ist, dass bei montiertem Stecker die zweiten Steckfüße vollständig im Steckbereich aufgenommen sind. Der Steckbereich ist daher zum Steckergehäuse vorlaufend angeordnet, d.h. unter Steckbereich wird nur der Teilbereich des Kontaktträgermoduls verstanden, welcher über das Gehäuse hinausragt. Durch diese Maßnahme wird der besondere Vorteil erreicht, dass im Bereich der Steckfüße gerade keine Gehäusewand des Steckergehäuses vorliegt. Durch diese Maßnahme ist daher eine möglichst enge Platzierung der ersten und zweiten Kontaktaufnahmen zueinander ermöglicht, sodass auch bei kleinen Rastermaßen zwischen den Steckfüßen eine zuverlässige Kontaktierung ermöglicht ist.
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In bevorzugter Weiterbildung weist das Steckergehäuse in einer Querrichtung senkrecht zur Längsrichtung zwei gegenüberliegende Seitenwände auf und die Steckbereiche bilden zumindest zu einer der Seitenwände, insbesondere zu einer äußeren Wandfläche der entsprechenden Seitenwand einen Absatz aus. Der Steckbereich und damit die Kontaktträgermodule sind daher bezüglich dieser äu-ßeren Wandfläche nach innen versetzt angeordnet. Dieser Absatz bildet bevorzugt eine Sicherung für die Lage der Kontaktträgermodule im Steckergehäuse aus.
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Bevorzugt weist ein jeweiliger Stecker jeweils zwei sich in Längsrichtung erstreckende Reihen an Kontaktträgermodulen auf. Einer jeden Reihe an Kontaktträgermodulen ist auf Seite des Stromverteilerelements jeweils auch eine Reihe an ersten Kontaktaufnahmen zugewiesen. Hierdurch ist eine platzsparende und kompakte Ausgestaltung erreicht.
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In bevorzugter Ausgestaltung sind innerhalb einer sich in einer Längsrichtung erstreckenden Reihe an Kontaktträgermodulen unterschiedliche Kontaktträgermodule aneinandergereiht. Die Kontaktträgermodule unterscheiden sich hierbei insbesondere im Hinblick auf ihre geometrischen Abmessungen, insbesondere hinsichtlich der Anordnung der zweiten Kontaktaufnahmen. Speziell sind die zweiten Kontaktaufnahmen zueinander seitlich versetzt angeordnet. Die unterschiedlichen Kontaktträgermodule sind jeweils für unterschiedliche Sicherungen und typischerweise auch unterschiedliche Leitungskontakte (zweite Kontaktaufnahmen) ausgebildet. Die zweiten Kontaktaufnahmen sind durch ihren seitlichen Versatz an die unterschiedlichen Rastermaße der unterschiedlichen Sicherungen angepasst.
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In bevorzugter Ausgestaltung ist zumindest ein hybrides Kontaktträgermodul angeordnet, welches unterschiedliche zweite Kontaktaufnahmen aufweist, die für unterschiedliche Sicherungen ausgebildet sind. Die unterschiedlichen zweiten Kontaktaufnahmen sind innerhalb des hybriden Kontaktträgermoduls bevorzugt seitlich versetzt zueinander angeordnet, d.h. die Kontaktaufnahmen sind in Querrichtung an unterschiedlichen Querpositionen angebracht
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Alternativ hierzu sind sämtliche zweiten Kontaktaufnahmen eines jeweiligen Kontaktträgermoduls identisch ausgebildet und entlang einer Linie angeordnet.
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Im Hinblick auf die Ausbildung des Stromverteilerelements sind vorzugsweise mehrere Reihen an ersten Kontaktaufnahmen ausgebildet, wobei in Querrichtung zwischen zumindest einigen der Reihen ein Freiraum ausgebildet ist, in den im montierten Zustand die Kontaktträgermodule und speziell deren Steckbereich eintauchen. Bei einer zweireihigen Ausgestaltung der Stecker, also mit zwei Reihen von nebeneinander angeordneten Kontaktträgermodulen, ist der Freiraum in Querrichtung derart gewählt, dass die in Querrichtung nebeneinander angeordneten Kontaktträgermodule in den Freiraum eintauchen können. Der Freiraum bildet innerhalb des Stromverteilerelements eine Aussparung oder Durchbruch. Hierdurch wird allgemein ermöglicht, dass die ersten und zweiten Kontaktaufnahmen auf einem gleichen Höhenniveau angeordnet sind, so dass die Steckfüße der Sicherungen eingesteckt werden können.
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Bei dem Stromverteilerelement handelt sich bevorzugt um ein Blechbiegeteil, bei dem also die ersten Kontaktaufnahmen einstückige, monolithische Bestandteile dieses Blechbiegeteils sind. Bevorzugt sind sie nach Art von Kontaktgabeln ausgebildet, welche zwei gegenüberliegende Zinken aufweisen, zwischen denen jeweils ein erster Steckfuß eingesteckt wird.
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Alternativ zu der Ausgestaltung als Blechbiegeteil ist das Stromverteilerelement als eine Trägerplatte, speziell eine Leiterplatte mit darauf angebrachten Leiterbahnen ausgebildet. Auf der Trägerplatte sind die ersten Kontaktaufnahmen angeordnet, die beispielsweise als Kontaktgabeln ausgebildet sind. Die ersten Kontaktaufnahmen sind jeweils mit einer Leiterbahn kontaktiert.
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Das Stromverteilerelement weist bevorzugt innerhalb einer Ebene angeordnete Stromführungselemente auf, wobei die ersten Kontaktaufnahmen nach oben aus dieser Ebene abstehen.
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Das Gehäuse des Leistungsverteilers weist bevorzugt zwei Gehäuseteile auf, nämlich insbesondere eine Unterschale und eine Oberschale, mit einer Trennwand zwischen den beiden Gehäuseteilen. Das Stromverteilerelement ist allgemein zwischen den beiden Schalen angeordnet und wird durch das Zusammenspiel der beiden Schalen durch geeignete Strukturen am Gehäuse in seiner Lage fixiert. Das Stromverteilerelement ist dabei insbesondere - in Steckrichtung betrachtet - hinter der Trennwand angeordnet.
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Die Trennwand weist zweckdienlicherweise Durchbrechungen für das Steckergehäuse auf, die insbesondere mit den zuvor erwähnten Freiräumen des Stromverteilerelements fluchten. In diese Durchbrechungen taucht wiederum der Stecker zumindest ein Teilstück ein, nämlich insbesondere mit den Steckbereichen der Kontaktträgermodule. Die Durchbrechungen selbst weisen dabei Führungswände auf, die zur lagegenauen Führung und Fixierung des Steckergehäuses dienen. Diese Durchbrechungen bilden daher zugleich auch Steckeraufnahmen aus, in die ein jeweiliger Stecker eingesteckt werden kann. Die Führungswände begrenzen eine jeweilige Steckeraufnahme. Insgesamt wird hierdurch eine lagegenaue Fixierung des Stromverteilerelements als auch des Steckers erreicht. Insgesamt ist dadurch eine lagegenaue Führung der ersten und zweiten Kontaktaufnahmen zueinander gewährleistet, um eine ausreichend hohe Positionsgenauigkeit für die Direktkontaktierung zu gewährleisten.
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Weiterhin weisen die Führungswände bevorzugt Führungselemente zur lagegenauen Fixierung des jeweiligen Steckers auf, beispielsweise Nuten oder Rippen, die sich insbesondere in Steckrichtung erstrecken.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist das Gehäuse und insbesondere die Oberschale Führungszapfen auf, die sich entgegen der Steckrichtung erstrecken. Sie sind derart angeordnet, dass sie bei aufgesetztem Stecker in einen Freiraum zwischen zumindest zwei benachbarten Kontaktträgermodulen eingreifen und die Kontaktträgermodule in einer Solllage halten und fixieren. Hierdurch wird insbesondere auch der Vorteil erzielt, dass die Kontaktträgermodule in Relation zu den Steckfüßen genau positioniert werden.
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Speziell greift der Führungszapfen zwischen die Steckbereichen der Kontaktträgermodule ein und bevorzugt ausschließlich zwischen die Steckbereiche. Die Führungszapfen weisen daher lediglich eine Länge auf, die derart bemessen ist, dass sie bei aufgestecktem Stecker - entgegen der Steckrichtung - nicht über den Steckbereich überstehen. Insbesondere weisen die Führungszapfen die gleiche Länge wie die Steckbereiche auf.
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Der Freiraum ist dabei insbesondere in Längsrichtung zwischen zwei benachbarten Kontaktträgermodulen ausgebildet. Bei einer zweireihigen Ausgestaltung mit zwei nebeneinander angeordneten Reihen an Kontaktträgermodulen ist der Freiraum und damit zumindest ein Teil der Führungszapfen bevorzugt in einem Zwickelbereich zwischen vier einander benachbarten Kontaktträgermodulen angeordnet.
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Insbesondere im Hinblick auf die zweireihige Variante sind zumindest ein Teil der Führungszapfen (und analog die Freiräume) im Querschnitt betrachtet kreuzförmig ausgebildet.
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Insbesondere liegt ein jeweiliger Führungszapfen passgenau zwischen den Kontaktträgermodulen ein.
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Weiter bevorzugt sind in Querrichtung und / oder in Längsrichtung betrachtet randseitige Führungszapfen ausgebildet, die also randseitige Kontaktträgermodule in ihrer Sollposition halten.
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Bevorzugt wird ein jeweiliges Kontaktträgermodul an seinen Eckbereichen von insgesamt vier Führungszapfen geführt.
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In bevorzugter Ausgestaltung sind die Führungszapfen an der Oberschale ausgebildet. Sie erstrecken sich bevorzugt ausgehend von der Innenseite einer Begrenzungswand der Oberschale entgegen der Steckrichtung. Die zuvor beschriebenen Durchbrechungen / Steckeraufnahmen mit den Führungswänden sind demgegenüber an der Unterschale ausgebildet.
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Insgesamt ergibt sich dadurch eine gute, lagegenaue Führung und Positionierung der Stecker und damit der Kontaktträgermodule, speziell der Steckbereiche in Relation zum Leistungsverteiler, speziell in Relation zum Stromverteilerelement sowie zu den Sicherungen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines Leistungsverteilers mit eingesteckten Steckern,
- 2 eine perspektivische Ansicht auf eine Unterschale des Leistungsverteilers,
- 3 eine Explosionsdarstellung des in 1 dargestellten Leistungsverteilers,
- 3A eine perspektivische Schnittdarstellung durch den Leistungsverteiler,
- 4 eine perspektivische Darstellung eines modularen Steckers,
- 5 eine Seitenansicht des Steckers,
- 6 eine perspektivische Ansicht auf eine Unterseite des Steckers,
- 7 eine Schnittansicht des in der 1 dargestellten Leistungsverteilers entlang der Schnittlinie A-A,
- 8 eine vergrößerte Darstellung des mit gestrichelten Linien in 7 gekennzeichneten Ausschnitts sowie
- 9 eine vergrößerte Darstellung einer Schnittansicht des in der 1 dargestellten Leistungsverteilers entlang der Schnittlinie B-B.
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Ein in den Figuren dargestellter Leistungsverteiler 20 weist ein Gehäuse 22 auf, welches zwei Gehäuseteile, nämlich eine Unterschale 24 sowie eine Oberschale 26 aufweist. Im zusammengesetzten Zustand sind die beiden Schalen 24, 26 miteinander insbesondere über Rastelemente verbunden. Der Leistungsverteiler 20 weist weiterhin ein Stromverteilerelement 28 auf, welches im Ausführungsbeispiel zwischen den beiden Gehäuseteilen 24, 26 angeordnet ist. Weiterhin weist der Leistungsverteiler 20 eine Vielzahl von Sicherungen 30 auf, die als Flachstecksicherungen ausgebildet sind. Insbesondere sind unterschiedliche Sicherungstypen, nämlich insbesondere zumindest ein erster Sicherungstyp 30A, sowie ein zweiter Sicherungstyp 30B vorgesehen, die sich voneinander unterscheiden, insbesondere im Hinblick auf ihre Geometriefaktoren. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind insgesamt drei verschiedene Sicherungstypen dargestellt. Schließlich weist der Leistungsverteiler 20 mehrere Stecker 32 auf, die von unten in das Gehäuse 22 speziell in die Unterschale 24 im montierten Zustand eingesetzt sind.
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Die Stecker 32 werden dabei in einer Steckrichtung S eingesteckt, die senkrecht zu einer Ebene orientiert ist, welche durch eine Längsrichtung L und eine Querrichtung Q des Leistungsverteilers 20 aufgespannt ist.
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Der Leistungsverteiler 20 dient allgemein zur Stromverteilung von einer eingehenden Versorgungsleitung 34 auf mehrere abgehende Versorgungsleitungen, die bei den vereinfachten Darstellungen der Figuren nicht dargestellt sind.
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Ein jeweiliger Stecker 32 nimmt dabei üblicherweise mehrere abgehende Versorgungsleitungen auf, die beispielsweise jeweils einen Teilbereich innerhalb des Kraftfahrzeuges und damit ein Teil-Bordnetz mit Strom versorgen. Eine jeweilige einzelne Versorgungsleitung ist dabei typischerweise durch eine einzelne Ader ausgebildet, also durch einen von einem Isolationsmantel umgebenen Leiter. Eine jeweilige abgehende Versorgungsleitung ist jeweils über eine der Sicherungen 30 und über das Stromverteilerelement 28 mit der eingehenden Versorgungsleitung verbunden.
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Die Oberschale 26 weist an ihrer der Unterschale 24 abgewandten Oberseite jeweils einzelne Aufnahmen auf, in die eine jeweilige Sicherung 30 eingesetzt werden kann. Die Aufnahmen sind dabei an die unterschiedlichen Geometrien der Sicherungen 30 angepasst.
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Bei den Sicherungen 30 handelt sich jeweils um Flachsicherungen, die jeweils ein Isoliergehäuse aufweisen, aus dem zwei Steckfüße, nämlich erste Steckfüße 36A und zweite Steckfüße 36B hervorstehen. Diese sind um einen Abstand a voneinander beabstandet (vgl. 3)
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Das Stromverteilerelement 28 ist im Ausführungsbeispiel als ein monolithisches Blechbiegeteil ausgebildet. Es weist eine Anschlusslasche 38 auf, an die die eingehende Versorgungsleitung 34 mit einem Anschlussterminal 40 beispielsweise über eine Schraubverbindung angeschlossen wird.
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Das Stromverteilerelement 28 weist mehrere sich in Längsrichtung L erstreckende Reihen an ersten Kontaktaufnahmen 42A auf. Bei diese ersten Kontaktaufnahmen 42A handelt sich insbesondere um nach oben abgebogene, insbesondere gabelförmige Blechlaschen, die zwei Gabelzinken aufweisen, zwischen denen jeweils ein erster Steckfuß 36A elektrisch kontaktierend eingesteckt wird.
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Die einzelnen Reihen der ersten Kontaktaufnahmen 42A sind jeweils entlang einer geraden Linie und in Längsrichtung L orientiert. Das Stromverteilerelement 28 weist zwischen einigen benachbarten Reihen der ersten Kontaktaufnahmen 42A jeweils einen Freiraum 44 auf, der nach Art einer Ausnehmung oder Durchbruch ausgebildet ist. In diesen Freiraum 44 taucht ein Teilbereich eines jeweiligen Steckers 32 ein, nämlich insbesondere Kontaktträgermodule 46, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.
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Das Stromverteilerelement 28 bildet eine Ebene aus, die durch die Längsrichtung L und die Querrichtung Q aufgespannt ist und aus der die einzelnen ersten Kontaktaufnahmen 42A hervorgebogen sind. Innerhalb dieser Ebene sind mehrere Stromführungselemente 48 nach Art von Blechstreifen ausgebildet. Es sind dabei in Längsrichtung L verlaufende Stromführungselemente 48 mit den abgebogenen ersten Kontaktaufnahmen 42A sowie zwei randseitige in Querrichtung verlaufende Stromführungselemente 48 vorgesehen, welche die in Längsrichtung verlaufenden Stromführungselemente 48 miteinander verbinden. Zwischen den Stromführungselementen 48 sind die als Durchbrüche ausgebildeten Freiräume 44 angeordnet. Von den in Querrichtung Q verlaufenden Stromführungselementen 48 sind Randlaschen nach oben abgebogen, deren Höhe und damit Stromtragfähigkeit in Querrichtung Q und damit in Richtung zu der Anschlusslasche 38 zunimmt.
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Zwischen den beiden Schalen 24, 26 ist eine Trennwand 50 insbesondere als Teil der Unterschale 24 ausgebildet. Das Stromverteilerelement 28 ist - in Steckrichtung S betrachtet - nach der Trennwand 50 angeordnet und durch das Zusammenspiel der beiden Schalen 24, 26 in seiner Lage fixiert. Diese Trennwand 50 weist mit den jeweiligen Freiräumen 44 der Stromverteilerelements 28 fluchtende Durchbrechungen 52 auf, die zugleich Steckeraufnahmen definieren und in die ein jeweiliger Stecker 32 mit einem Teilbereich eingesteckt wird.
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Die Durchbrechungen 52 bzw. Steckeraufnahmen werden seitlich durch sich in Steckrichtung S erstreckende Führungswände 54 begrenzt. Diese weisen insbesondere Führungskonturen, beispielsweise Nuten oder auch Rippen auf, die sich insbesondere in Steckrichtung S erstrecken und zur Führung eines jeweiligen Steckers 32 ausgebildet sind, welcher hierzu komplementäre Führungsstrukturen aufweist.
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Anhand der Schnittdarstellung gemäß 3A durch den Leistungsverteiler 20 ist das Zusammenwirken der beiden Schalen 24, 26 nochmals gut zu erkennen. Die beiden Schalen 24, 26 werden ineinandergesteckt. Zu erkennen sind die Durchbrechungen 52 / Steckeraufnahmen in der Unterschale 24 mit den Führungswänden 54. Weiterhin sind die Sicherungen 30 zu erkennen, die an einer Außenseite der Oberschale 26 gehalten sind und mit Ihren Steckfüßen 36A, 36B durch eine Außenwand der Oberschale 26 in das Innere des Gehäuses 22 hineinreichen.
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Weiterhin sind Führungszapfen 57 an der Oberschale 26 ausgebildet, insbesondere als einstückige, monolithische Elemente der Oberschale 26. Diese erstrecken sich entgegen der Steckrichtung S und ausgehend von der Innenseite der Außenwand. Die Führungszapfen 57 greifen bei aufgestecktem Stecker 32 in einen Freiraum zwischen benachbarte Kontaktträgermodule 46 ein und fixieren diese in einer gewünschten Position. Bevorzugt sind pro Durchbrechung 52 mehrere Führungszapfen 57 angeordnet, wobei zumindest ein Teil von diesen entlang einer Linie angeordnet ist. Bevorzugt ist jedes der Kontaktträgermodule 46 zwischen zumindest zwei und vorzugsweise zwischen vier Führungszapfen 57 gehalten. Insgesamt sind daher bevorzugt sowohl mittige Führungszapfen 57 als auch randseitige Führungszapfen 57 vorgesehen. Die in Längsrichtung L randseitigen Führungszapfen 57 sind aus einer Seitenwand ausgeformt und die in Querrichtung Q randseitigen Führungszapfen 57 sind - ähnlich wie die mittigen Führungszapfen 57 bevorzugt freistehend.
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Die Führungszapfen 57 weisen eine geeignete, an den jeweiligen Freiraum angepasste Kontur auf. Ein Teil der Führungszapfen 57 (die mittigen Führungszapfen 57) sind im Ausführungsbeispiel im Querschnitt betrachtet kreuzförmig ausgebildet. Sind auch randseitige Führungszapfen 57 vorgesehen, so sind diese beispielsweise im Querschnitt T-förmig (bei den randseitigen Führungszapfen 57 in Längsrichtung L) oder auch rechteckförmig (bei den randseitigen Führungszapfen 57 in Querrichtung Q) ausgebildet.
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Ein jeweiliger Stecker 32 (vgl. hierzu insbesondere auch 4 bis 6) weist ein Steckergehäuse 53 auf, in das mehrere Kontaktträgermodule 46 einsetzbar sind.
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Im Ausführungsbeispiel ist der Stecker 32 zweireihig ausgebildet und weist zwei Reihen von Kontaktträgermodulen 46 auf. Die Kontaktträgermodule 46 erstrecken sich in Längsrichtung L. Die beiden Reihen sind in Querrichtung Q nebeneinander angeordnet. Die einzelnen Kontaktträgermodule 46 lassen sich in Längsrichtung also seitlich zur Steckrichtung S in das Steckergehäuse 53 seitlich einschieben. Das Steckergehäuse 53 weist eine Zwischenwand 55 auf, die zwischen den beiden Reihen der Kontaktträgermodule 46 angeordnet ist.
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Die Kontaktträgermodule 46 weisen jeweils einen Isolierträger auf, in dem mehrere, voneinander isolierte Leitungskontakte eingesetzt sind, welche vorliegend als zweite Kontaktaufnahmen 42B bezeichnet werden und die insbesondere in 4 zu erkennen sind. Eine jeweiliger Leitungskontakt und damit eine jeweilige zweite Kontaktaufnahme 42B liegt jeweils in einem Aufnahmeschacht des Isolierträgers ein. An den zweiten Kontaktaufnahmen 42B ist im konfigurierten Zustand jeweils ein Leiter einer abgehenden Leitung beispielsweise durch Crimpen kontaktiert. Gleichzeitig sind die zweiten Kontaktaufnahmen 42B an ihrem einen Ende beispielsweise nach Art von Kontaktbuchsen ausgebildet, um die zweiten Steckfüße 36B der Sicherungen 30 zu kontaktieren.
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Wie insbesondere aus der 4 zu entnehmen ist, weisen die Kontaktträgermodule 46, speziell die Isolierträger an ihrer Außenseite eine im Ausführungsbeispiel als Nut ausgebildete Führungsstruktur auf, die mit einer entsprechenden Führungsstruktur am Steckergehäuse 53, insbesondere mit entsprechenden Führungsstrukturen an äußeren Seitenwänden 58 des Steckergehäuses 53 sowie an der Zwischenwand 55 zusammenwirken. Diese entsprechenden Führungsstrukturen sind insbesondere als Längsrippen ausgebildet. Entlang dieser Führungsstrukturen lassen sich die Kontaktträgermodule 46 in das Steckergehäuse 53 einschieben. Gleichzeitig wird hierdurch eine definierte Lage der Kontaktträgermodule 46 im Steckergehäuse 53 und damit eine Lagesicherung für die zweiten Kontaktaufnahmen 42B erreicht.
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Das Steckergehäuse 53 ist bevorzugt mit unterschiedlichen Typen an Kontaktträgermodulen 46 bestückt, wie insbesondere aus 6 zu entnehmen ist. Im Ausführungsbeispiel sind drei Typen an Kontaktträgermodulen, nämlich ein erster Typ 46A, ein zweiter Typ 46B sowie ein dritter Typ 46C vorgesehen. Die ersten beiden Typen 46A, 46B weisen jeweils innerhalb des jeweiligen Kontaktträgermoduls 46A bzw. 46B identische Aufnahmeschächte und damit auch identische zweite Kontaktaufnahmen 42B auf, die in diese Aufnahmeschächte eingesetzt sind. Die Aufnahmeschächte sowie die zweiten Kontaktaufnahmen 42B dieser beiden Typen 46A, 46B unterscheiden sich jedoch voneinander. Die beiden Typen 46A, 46B sind für unterschiedliche Sicherungstypen 30A, 30B ausgebildet, beispielsweise ist der erste Typ 46A der Kontaktträgermodule 46 zur Aufnahme des ersten Sicherungstyps 30A ausgebildet und der zweite Typ 46B zur Aufnahme des zweiten Sicherungstyps 30B.
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Beim dritten Typ 46C der Kontaktträgermodule 46 handelt sich um ein hybrides Kontaktträgermodul, welches für die Aufnahme von unterschiedlichen Sicherungen 30, beispielsweise sowohl zur Aufnahme des ersten Sicherungstyps 30A als auch des zweiten Sicherungstyps 30B ausgebildet ist. Entsprechend weist es unterschiedlich ausgebildete Aufnahmeschächte und insbesondere unterschiedlich ausgebildete zweite Kontaktaufnahmen 42B auf.
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Hervorzuheben ist, dass innerhalb einer Reihe an Kontaktträgermodulen 46 unterschiedliche Typen 46A, 46B, 46C von Kontaktträgermodulen 46 aneinandergereiht sind, die für den Anschluss an unterschiedliche Sicherungstypen 30A, 30B sowie für den Anschluss von unterschiedlichen Leitungen
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ausgelegt sind. Aufgrund der unterschiedlichen Rastermaße der unterschiedlichen Sicherungstypen 30A, 30B sind die unterschiedlichen Aufnahmeschächte und damit auch die zweiten Kontaktaufnahmen 42B für die unterschiedlichen Sicherungstypen 30A, 30B unterschiedlich weit zu einer äußeren Gehäusewand angeordnet. Dies äußert sich daran, dass die Aufnahmeschächte und damit die zweiten Kontaktaufnahmen 42B - bezogen auf die Längsrichtung L - in Querrichtung Q versetzt zueinander angeordnet sind, beispielsweise um einen seitlichen Versatz c wie er in der 6 eingezeichnet ist.
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Die zweiten Kontaktaufnahmen 42B (sowie die Aufnahmeschächte, in denen sie angeordnet sind) sind sowohl in Längsrichtung L als auch in Querrichtung Q an die Rastermaße der Sicherungen 30 angepasst. Hierdurch wird der Abstand a zwischen den Steckfüßen 36A, 36B in Querrichtung Q aber auch eine Dicke der Steckfüße 36A, 36B Längsrichtung L und / oder der Sicherungen 30 in berücksichtigt.
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Die einzelnen Kontaktträgermodule 46 weisen allgemein einen hinteren Teilbereich sowie einen vorderen Steckbereich 56 auf, der sich in Steckrichtung S über das Steckergehäuse 53 hinaus um eine Höhe h erstreckt (vergleiche hierzu 5). Innerhalb dieses Steckbereichs 56 sind die zweiten Kontaktaufnahmen 42B angeordnet. Die zweiten Steckfüße 36B sind im angeschlossenen Zustand vollständig innerhalb dieses Steckbereichs 56 aufgenommen.
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Das Steckergehäuse 53 weist allgemein in Querrichtung Q zwei gegenüberliegende Seitenwände 58 auf. Zwischen den jeweils randseitigen Kontaktträgermodule 46 und diesen Seitenwänden 58 ist ein Absatz 60 (vgl. 6) ausgebildet, welcher insbesondere zur Lagesicherung der Kontaktträgermodule 46 dient.
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Der Stecker 32 weist weiterhin einen Betätigungsmechanismus insbesondere in Form eines Schwenkhebels 62 auf, über den er formschlüssig am Gehäuse 22 verriegelt werden kann. An der Unterschale 24 sind allgemein Steckeraufnahmen in Form der Durchbrechungen 52 ausgebildet, die durch die zuvor beschriebenen Führungswände 54 gebildet und begrenzt sind. Wie beispielsweise aus 2 und 3 ersichtlich, sind an diesen innenliegend jeweils Verriegelungspins angeordnet, die von dem Schwenkhebel 62 mit einer entsprechenden Führungskontur umgriffen werden, sodass der Stecker 32 aus einer Vorposition in eine Endposition gezogen und dort verriegelt wird.
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Weiterhin weist der Stecker 32 Kodierelemente auf, sodass der Stecker 32 lagerrichtig am Gehäuse 22 des Leistungsverteilers 20 montiert wird. Weiterhin weist der Stecker 32 vorzugsweise Elemente zur Sicherung der Position des Steckers 32 relativ zum Gehäuse 42 auf, sodass der Stecker in der korrekten relativen Lage angeordnet ist (CPA: Connector Position Assurance). Insgesamt ist dadurch eine lagegenaue Positionierung des Steckers 32 relativ zum Gehäuse 22 und über die zuvor beschriebene lagegenaue Fixierung der Kontaktträgermodule 46 und des Stromverteilerelements 28 bezüglich des Gehäuses 22 sowie der lagegenauen Fixierung der Sicherungen 30 eine hochgenaue Ausrichtung der verschiedenen an der Steckverbindung beteiligten Komponenten erreicht, sodass hierdurch eine zuverlässige Direktkontaktierung zwischen dem Stecker 22 mit den Kontaktträgermodulen 46 und den zweiten Steckfüßen 36B der Sicherungen 30 zuverlässig gewährleistet ist.
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Anhand der Querschnittsdarstellungen der 7 bis 9 lassen sich die zuvor beschriebenen Details nochmals gut erkennen.
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Bei der Montage werden zweite Kontaktaufnahmen 42B, an denen bereits jeweils eine abgehende Versorgungsleitungen angeschlossen ist, automatisiert mit Hilfe eines Automaten in die einzelnen Kontaktträgermodule 46 eingesetzt. Diese automatisiert bestückten Kontaktträgermodule 46 werden dann in das Steckergehäuse 53 eingeschoben. Bei der Montage des Kraftfahrzeugs werden die vorbereiteten Kabelsätze mit den endseitigen Steckern 32 jeweils in den Leistungsverteiler 20 eingesteckt.
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Die Vorrichtung ist im eingebauten Zustand in einem Kraftfahrzeug, insbesondere PKW angebracht.
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Bezugszeichenliste
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- 20
- Leistungsverteiler
- 22
- Gehäuse
- 24
- Unterschale
- 26
- Oberschale
- 28
- Stromverteilerelement
- 30
- Sicherung
- 30A
- Sicherungstyp
- 30B
- zweiter Sicherungstyp
- 32
- modularer Stecker
- 34
- eingehende Versorgungsleitung
- 36A
- erste Steckfüße
- 36B
- zweite Steckfüße
- 38
- Anschlusslasche
- 40
- Anschlussterminal
- 42A
- erste Kontaktaufnahme
- 42B
- zweite Kontaktaufnahme
- 44
- Freiraum
- 46
- Kontaktträgermodule
- 46A
- erster Typ Kontaktträgermodul
- 46B
- zweiter Typ Kontaktträgermodul
- 46C
- dritter Typ Kontaktträgermodul
- 48
- Stromführungselement
- 50
- Trennwand
- 52
- Durchbrechung
- 53
- Steckergehäuse
- 54
- Führungswand
- 55
- Zwischenwand
- 56
- Steckbereich
- 57
- Führungszapfen
- 58
- Seitenwand
- 60
- Absatz
- 62
- Schwenkhebel
- S
- Steckrichtung
- L
- Längsrichtung
- Q
- Querrichtung
- a
- Abstand zwischen Steckfüßen
- c
- seitlicher Versatz
- h
- Höhe Steckbereich
